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主管单位: 中华人民共和国教育部

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编辑出版: 《土木与环境工程学报(中英文)》编辑部

主       编: 刘汉龙

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    2021年第43卷第5期
      土木工程
    • 刘飞禹,李哲,袁国辉,王军

      2021,43(5):1-9, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.064

      沿海地区的疏浚工程产生了大量疏浚淤泥。为了研究疏浚淤泥的处理方法,通过室内模型试验,对温州地区的疏浚淤泥进行了分级真空预压联合间歇电渗的加固处理,并对间歇通电的时间及间歇逐级加压电渗进行了研究。试验过程中监测了真空压力、电流、排水量和土表的沉降;试验之后,对土体含水率、十字板剪切强度以及电极腐蚀质量进行了测量。试验结果表明,虽然间歇通电时间越长,土体固结效果越好,但是间歇通电时长超过24 h时,土体加固效果开始减弱;然而,电极腐蚀质量和间歇电渗的平均能耗系数却依然与间歇通电时长呈正相关。此外,分级真空预压联合间歇逐级加压电渗法相比于分级真空预压联合间歇电渗法获得了更佳的土体加固效果,并且其电极腐蚀质量和间歇电渗的平均能耗系数也显著降低。

    • 徐志豪,章荣军,郑俊杰,屠林伟

      2021,43(5):10-18, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.200

      絮凝-固化联合法(FSCM)是超高含水率疏浚泥浆(EHW-MS)处理和循环利用的合理选择。然而,面向对填料力学性能要求较高的资源化利用情形时,FSCM在固化效率上仍存在一定的局限性。在FSCM的基础上引入低位真空预压技术(VP),对EHW-MS用作路堤填料提出了一套新的技术方法——真空预压-絮凝-固化联合法(VP-FSCM),以达到淤泥浆深度脱水、提高固化效率的目的。通过开展一系列室内模型试验,来确定所提出的VP-FSCM的优越性,并探究其处理优势随等效初始含水率的变化规律;结合微观测试手段,分析和论证了VP-FSCM的内在机理和可行性。结果显示,采用VP-FSCM能使试样的不排水抗剪强度最高提高至FSCM的1.65倍,并且强度优势稳定在1.2倍以上。其处理优势在微观层面上表现为C(A)SH凝胶、钙矾石等水化产物数量及发育程度得到明显提升,进一步填充与密实土体结构。

    • 仉文岗,吴嘉昊,韩馥柽,何昌杰,李建新,黎泳钦

      2021,43(5):19-26, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.039

      近年来,大城市工程建设急速发展,土地资源愈发紧张,一些矿产资源型城市中出现了利用废弃天然矿坑进行地下空间开发的改造项目。以长沙湘江欢乐城项目深废矿坑改造开发工程为背景,针对矿坑边坡稳定性以及受建筑结构点式荷载作用下的岩壁与基础协同作用问题,利用数值分析手段建立三维岩壁-建筑结构相互作用模型。研究岩壁在环形点式受荷条件下的表现,并探究遭遇突发性岩壁变形及承载状态变化后,岩壁与结构的稳定性变化情况。结果表明,在天然状况下废弃矿坑的开采高边坡基本处于稳定状态;而施工扰动和建筑荷载造成的应力变形仅发生于岩壁表面,未达岩体深部;岩壁由于突发灾害产生的局部大变形会严重危及支承其上的基础和结构安全;而在合理的建筑物环形点式基础设计布置情况下,基础结构的偶然失效不会影响岩壁和建筑物的稳定性。

    • 赵家琛,吕江,赵晖,孙宏磊

      2021,43(5):27-33, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.091

      高能级强夯的加固效果显著,应用范围越来越广泛,有效加固深度是评判加固效果和确定强夯方案的重要指标。以10000 kN·m高能级强夯加固某抛填路基工程为背景,采用FLAC 3D有限差分软件进行单点多次夯击的强夯数值模拟,以夯击后的应力为标准来计算有效加固深度。结果表明:随夯击次数的增加,有效加固深度先增大后稳定,6击后有效加固深度的增幅极小。经正交试验和极差分析得到土体参数对强夯有效加固深度的敏感性排序。落距和锤重与有效加固深度呈正相关关系,锤径则为负相关关系。锤重对有效加固深度的影响大于落距,在夯击能相同时,重锤低落所得到的累计夯沉量与有效加固深度均更大。提出强夯有效加固深度估算公式,并实现了量纲统一,该公式与模拟结果偏差较小,可供同类型强夯工程参考。

    • 屈讼昭,郭咏华,王仪,张斌,张建明,孙清

      2021,43(5):34-44, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.140

      为了研究大锚片螺旋锚在粉质黏土中竖向受压荷载下的受力性能,基于螺旋锚现场静载试验,讨论了确定其极限承载力方法的差异;考虑螺旋锚对周边土的挤压效应,建立了精细化有限元模型,并将数值分析结果与试验结果进行对比,验证了有限元模型的合理性;基于验证的有限元模型,分析不同荷载等级下沿基础深度范围内的锚杆内力和侧摩阻力的变化规律,以及侧阻和锚片端阻承担荷载的比例关系。研究结果表明:用lgP-s方法确定大锚片螺旋锚基础极限受压承载力较合适;螺旋锚与土之间的摩阻力随下压位移的增加而增大,锚片附近区域的摩阻力由于锚片变形而发生较大的波动;螺旋锚锚片分担荷载的比例占据螺旋锚基础受荷的75%以上,各锚片间分担荷载比例最大差异约为6%,锚杆端阻可忽略不计。

    • 王增亮,周航,丁选明,吴岱峰,蔡汝一,肖治微

      2021,43(5):45-57, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.019

      桥梁桩基周围形成局部冲刷坑时会导致桩基有效埋深减小,增大工程结构的安全隐患。目前研究的冲刷坑模型多为对称形态,而工程实际中的冲刷坑多为非对称形态,使得桩基处于更不利状态。合理计算桩周形成非对称冲刷坑后土体的应力变化是评价桩基承载力的关键之一,目前尚没有严格的理论计算方法。针对该问题,根据试验实测的非对称冲刷坑形态提出了三维非对称冲刷坑的简化模型。将冲刷坑最大深度以上土体重度看做荷载并基于Boussinesq点荷载方程在半无限空间中的应用,推导得到了非对称局部冲刷坑内土体垂直及水平有效应力计算方法。采用有限元中“生死单元法”模拟了半无限空间地基中冲刷坑的形成,并将有限元计算结果与理论计算方法所得结果进行对比,验证了理论计算方法的正确性。基于理论计算方法考虑了冲刷坑内存在桩基的影响,并与有限元计算结果进行了对比,对比结果表明了理论计算方法的可行性。在此基础上,设计了一系列工况,对三维非对称冲刷坑简化模型中的参数进行了敏感性分析,得到了非对称冲刷坑条件下桩周土体的垂直及水平有效应力差的变化规律。

    • 祁勇峰,苏海东,龚亚琦

      2021,43(5):58-65, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.142

      为保证在裂纹尖端具有最佳的逼近,裂纹尖端的解析解与其周边数值解联合应用的新型流形法用来求解应力强度因子,但仅限于平面问题的Ⅰ型和Ⅱ型裂纹。沿用解析解与数值解联合应用的思路,以三维穿透直裂纹为研究对象,在裂纹尖端引入Williams解析解级数,应用解析覆盖与周边数值覆盖联合求解三维应力强度因子,相对于其他数值方法而言计算精度高。推导相应的刚度矩阵和应变矩阵的具体表达式,通过典型算例验证了解决三维应力强度因子精确求解的有效性。

    • 管凌霄,徐长节,可文海,马锡海,徐立明,虞巍巍

      2021,43(5):66-72, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.158

      采用两阶段法推导了考虑管道剪切效应时盾构隧道下穿施工引起既有管道竖向位移的解析解。在第1阶段采用Loganathan公式计算盾构隧道下穿管道施工引起的管道轴线处土体竖向位移,第2阶段采用考虑剪切效应的Timoshenko梁模型模拟管道,并结合叠加法对管道位移控制方程进行求解,提出了简化计算方法。通过与工程监测、既有文献结果及离心机试验数据的对比,验证了方法的准确性,并进一步分析了管–土弹性模量比、管道直径以及管道剪切刚度变化对管道变形的影响。分析结果表明:随着管–土弹性模量比、管道直径的增大,管道的竖向最大位移值减小;管道剪切刚度对管道位移存在较大影响,剪切刚度减小可导致管道最大位移值增大。

    • 夏梦然

      2021,43(5):73-80, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.050

      近年来市政隧道工程蓬勃发展,许多城市公路隧道受建筑、管线等因素的限制,并为节约用地、缩短工期等,大多被设计成小净距隧道。小净距隧道在施工过程中与分离式隧道最显著的区别是中隔岩柱受力状态复杂、稳定性难以控制。通过理论推导对浅埋超小净距隧道土质中隔岩柱的失稳机理进行系统研究,基于小净距隧道中隔岩柱承载模型确定中隔岩柱上覆应力,结合土体极限应力公式对中隔岩柱在不同施工条件下的失稳破坏特征进行分析。研究结果表明,增大土体的黏聚力、内摩擦角及支护反力均能提高土体的极限应力,且增加支护反力效果更显著。

    • 杨成,罗浪,宋谦益

      2021,43(5):81-93, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.031

      冷弯薄壁型钢楼板的耐火性能是决定其作为装配式结构能否推广的重要因素,目前可供借鉴的足尺火灾试验数量有限,且大部分数值模拟局限于用二维传热模型开展温度场分析,或基于简化的线性温度分布开展三维模型的热–力耦合分析。由于冷弯薄壁型钢楼板构造的复杂性,利用二维传热模型以及简化线性温度分布假定开展的热–力耦合分析,由于未考虑三维结构在受火时真实的非线性传热机制,其所反映的结构抗火性能与真实情况可能存在显著差异。为更准确地描述这类结构的耐火性能,针对由冷弯薄壁型钢骨架、结构胶合板和石膏板、岩棉等材料组成的楼板体系建立了三维传热模型,按照ISO-834标准升温环境模拟火灾情境,进行非线性传热过程和热–力耦合的分析,描述了三维非线性传热机制和具有热–力耦合特征的结构行为;提出了更为准确的接触行为建模方法,以反映自攻螺钉、板材、轻钢构件之间接触传力关系和变形协调特征。在与两组足尺楼板体系火灾试验数据对比的基础上,给出了由数值模拟得到的结构行为机理解释。研究表明:提出的三维传热和三维热–力耦合分析数值模型能准确反映火灾条件下结构的力学行为,模拟的结构非线性温度分布特征、托梁的变形演化机制以及最终破坏形态与试验结果吻合较好。

    • 杨海峰,杨焱茜,王玉梅,张天宝,黄莹

      2021,43(5):94-100, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.094

      为研究高温后不同冷却方式下混凝土-钢筋的黏结滑移性能,对39个高温后混凝土试件进行了中心拉拔试验,并完成了自然冷却方式下试件的劈裂抗拉强度试验,分析了温度和冷却方式对试件峰值黏结应力和峰值滑移的影响,建立了不同冷却方式下峰值黏结应力、峰值滑移与温度的关系式,提出了考虑初始温度损伤的黏结滑移全曲线方程,并基于黏结强度理论模型计算了自然冷却方式下的黏结强度理论值。结果表明:随着温度的升高,峰值黏结应力线性下降,500 ℃时黏结强度损失达80.5%,峰值滑移随温度升高呈现先减小后增大的趋势,不同冷却方式对峰值黏结应力和峰值滑移的影响不明显;考虑损伤的理论黏结滑移全曲线与试验曲线拟合度较好;采用理论模型计算的黏结强度与试验值较吻合。

    • 梁远森,王宁,季可凡,侯和涛

      2021,43(5):101-111, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.026

      将传统复合墙板平板层改为带肋层,优化截面的混凝土配置,从而降低复合墙板自重,在墙板两侧对称施加预应力筋,增强复合墙板的抗裂性能。为研究该混凝土复合墙板的抗弯性能,进行了3个试件在均布力作用下的抗弯试验,分析了该混凝土复合墙板的力学性能和变形模态。通过理论分析推导了该混凝土复合墙板的抗弯承载力计算公式,并采用ABAQUS软件进行了该混凝土复合墙板的对比模拟,并对肋板角度参数进行了模拟分析。结果表明:带肋预应力混凝土复合墙板与平板混凝土复合墙板存在近似的弯曲响应;带肋预应力混凝土复合墙板的抗弯承载力与平板混凝土复合墙板相比有所下降,但降幅小于自重降幅;预应力的施加显著提高了混凝土复合墙板的承载力和抗裂性能;提出的混凝土复合墙板的承载力计算公式、有限元模型均与试验结果吻合较好。

    • 蒲珍华,吴梦雪,唐德发,朱金,李永乐

      2021,43(5):112-122, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.010

      为可靠地评估列车运行的安全性与平稳性,基于多体动力学理论和概率统计方法,对随机轨道不平顺激励作用下列车加速度响应最大值的分布规律进行分析。采用多体动力学软件Simpack建立列车–轨道耦合模型,通过三角级数法模拟得到轨道不平顺作为随机输入激励,基于Monte-Carlo方法计算得到了列车在行驶过程中加速度响应的样本序列。将列车加速度响应样本序列的最大值作为随机变量进行统计分析,通过构建基于高斯混合模型的列车振动加速度响应最大值的概率密度分布函数,并结合期望最大化算法对概率模型参数进行最大似然估计,从而对列车加速度响应最大值分布的统计规律以及响应样本数量的选取开展研究。结果表明:采用高斯混合模型能够有效地拟合列车加速度响应最大值的分布规律;此外,随着车速的增加,列车加速度响应最大值分布的离散性增强。

    • 宋华苗,金祖权,王攀,朱德举

      2021,43(5):123-131, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.042

      以硅铝相为主的玄武岩纤维复合材料筋常被应用于潮湿腐蚀等恶劣环境中,水分子会导致环氧树脂与玄武岩纤维的粘结性能下降,直接影响玄武岩纤维复合材料筋的力学与耐久性能。采用部分铝原子取代硅原子构建了掺铝二氧化硅的玄武岩纤维表面基底模型,基于分子动力学模拟水浸泡环境下环氧树脂与掺铝二氧化硅基体两相间的粘结性能演变。模拟结果表明:掺铝二氧化硅与环氧树脂粘结力弱于纯二氧化硅;环氧树脂与纤维基底两相间主要通过环氧树脂氧原子(Oe)-纤维基底氢原子(Hs)-纤维基底氧原子(Os)氢键作用方式粘结;水分子存在会占据两相粘结的氢键作用原子对中的反应位点,降低两相间粘结力;水浸泡28 d后玄武岩纤维束与环氧树脂界面粘结力降低了47.53%,验证了分子模型的可行性。

    • 宋方远,谢旭,张婷婷

      2021,43(5):132-141, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.081

      锈蚀是钢桥耐久性退化的主要形式之一,而锈蚀钢材的表面形貌是改变结构应变分布,进而影响超低周疲劳性能的重要因素。为了研究钢材锈蚀形貌及其对超低周疲劳性能的影响,以中国钢桥建设中常用的Q345钢材为例,对4组不同锈蚀程度的人工加速锈蚀钢板试样进行表面形貌测量,讨论了用粗糙度、分形维数和功率谱密度函数3种指标表征锈蚀形貌的可能性;根据三维形貌实测数据建立试样的规整六面体单元模型,并利用循环空穴扩张模型(CVGM)计算了锈蚀钢材的超低周疲劳开裂寿命,分析了锈蚀形貌对钢材超低周疲劳开裂寿命的影响。结果表明,人工加速锈蚀试验的锈蚀速率受锈层阻隔影响明显;对于不同锈蚀时长的试样,各组表面轮廓的粗糙度、分形维数和功率谱密度函数区分度不高;锈蚀形貌的不均匀程度是引起试样超低周疲劳性能下降的重要因素,蚀坑位置的超低周疲劳开裂寿命受蚀坑所处截面缩小程度、所处位置以及形状特征等不均匀因素耦合影响。

    • 高英力,段开瑞,何倍,曾维,徐艺珅,卜涛,龙国鑫

      2021,43(5):142-148, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.072

      混凝土废浆(Concrete slurry waste, CSW)是混凝土搅拌站中特有的富含硅酸盐类矿物的未硬化废弃物,因成分复杂、高含水、毒害性、腐蚀性等特点,其再生利用一直受到极大的限制。综述了当前对CSW的大宗再生利用研究,包括:再生为水泥砼制品用粗、细骨料、填料、胶材(湿法研磨技术)和外掺剂;作为水泥熟料生产用原料;基于碳化技术和冷粘结造粒技术制备新型砼制品和轻型骨料以及与单、双组分碱激发胶材的复合再生应用。指明了CSW未来高效再生利用的主要研究方向:CSW低能耗预处理技术与活性激发技术;碳化技术;重金属的长期浸出行为和耐久性研究。

    • 邱继生,周云仙,王民煌,关虓,侯博雯

      2021,43(5):149-157, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.076

      考虑煤矸石粗骨料取代率(0、20%、40%、60%)的影响,开展冻融循环试验、单轴受压本构试验及声发射检测试验,研究煤矸石混凝土的损伤本构模型。研究结果表明:不同取代率的煤矸石混凝土的相对峰值应变与冻融损伤值具有较高的相关性,所得冻融损伤值与相对峰值应变的方程可为本构模型的建立提供有效参数。煤矸石混凝土声发射特性与其荷载损伤发展情况、力学性能、应力–应变曲线有紧密联系,基于受压声发射特性,采用PBS平行杆力学模型建立了未冻融循环作用下煤矸石混凝土的荷载损伤模型,并结合其冻融损伤模型,建立了煤矸石混凝土冻融损伤本构关系,计算结果与试验数据符合较好。该模型能较准确地反映混凝土在冻融和单轴受压荷载作用下的全过程损伤特征。

    • 郑振,李明东,孙林柱,舒阳,刘客

      2021,43(5):158-165, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.185

      建筑材料具有高强度和低密度的要求,有必要建立适合优化选择其力学性能的评价指标。在密度和强度评估的背景下,提出对建筑材料密度和强度进行综合评价的密强法。基于密强法进行了不同材料之间的优选和同一材料不同参数之间的优选,研究了不同建筑材料的密度和强度参数在密强图的分布情况。结果表明:不同材料在密强图上的密强不同,在优选材料时可由密强图分别计算出各材料的相对密强改进量及改进角,进行比选;同一材料在不同参数下的密度与强度的表现不同,由密强图可对影响材料性能的因素进行优选;密强能综合反映建筑材料密度和强度的性质,是表达材料轻质高强性的一种直观易懂的方法。

    • 环境工程
    • 张相杰,陈国俊,李涵,李芳柏,刘同旭

      2021,43(5):166-177, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.046

      中性厌氧的富铁环境中,微生物驱动硝酸盐还原–亚铁氧化(NRFO)过程和异化铁还原过程,然而异化铁还原菌能否介导NRFO仍未知。选取异化铁还原菌(Klebsiella pneumoniae L17、Shewanella oneidensis MR-1、Shewanella putrefaciens strain CN32)、亚铁和硝酸盐,构建厌氧NRFO体系。结果表明:亚铁氧化、硝酸盐还原同步发生,主要是因为硝酸盐还原产物亚硝酸盐可以直接氧化亚铁;亚铁抑制了硝酸盐还原,且该抑制作用随亚铁浓度升高而增强;亚铁对亚硝酸盐的竞争性还原导致了铵根大量减少;亚铁氧化的次生矿物沉淀在细胞表面,阻碍硝酸盐进入细胞进行还原。在低浓度亚铁条件下,亚铁的毒害和氧化成矿作用抑制L17还原硝酸盐;亚铁氧化成矿作用是抑制CN32还原硝酸盐的主要原因;而亚铁的毒害是抑制MR-1还原硝酸盐的主要原因。在高浓度亚铁条件下,亚铁氧化导致细胞结壳是抑制微生物硝酸盐还原的主要原因。强调了厌氧富铁环境中非模式菌介导的硝酸盐还原–亚铁氧化过程,拓展了硝酸盐还原亚铁氧化过程的微生物范畴,有助于深入理解厌氧环境中硝酸盐还原亚铁氧化过程中微生物的功能和相对贡献。

    • 冉艳,何强,袁若愚,代国义,李宏

      2021,43(5):178-186, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2021.045

      为了解不同粒径悬移质泥沙(SPM)对邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)的吸附行为,比较不同粒径SPM对DBP的吸附性能差异并确定导致其差异的潜在原因,选取三峡库区库尾一级支流御临河的原位SPM,并利用湿筛–自然沉降的物理方法将原位SPM分成黏土–极细粉砂(<8 μm)、细粉砂(8~20 μm)、中粉砂(20~32 μm)、粗粉砂(32~63 μm)和砂(>63 μm)5个粒级,采用批量平衡法研究DBP在不同粒级SPM上的吸附行为。结果表明:分配作用是各粒级SPM吸附DBP的主要机制,各粒级SPM对DBP吸附能力由强到弱依次为:黏土–极细粉砂>细粉砂>中粉砂>粗粉砂>砂。总有机碳(TOC)是影响各粒级SPM对DBP吸附的主要因素。此外,黏土–极细粉砂粒级SPM中有机质的物质组成差异可能是导致其对DBP高吸附量的原因;就砂质SPM而言,其比表面积、孔容和有机质腐殖化程度也会影响SPM对DBP的吸附能力。

    • 龚亚龙,范敏,高晓梅,宋安康,胡思扬

      2021,43(5):187-195, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.098

      固化/稳定化技术是铬污染土壤处置的有效手段,不同性质的药剂对铬的还原、吸附、固化效果不同,优选出低价、高效的药剂对治理铬污染土壤具有重大的意义。采用常见的7种还原剂、10种吸附剂和6种固化剂分别对铬污染土壤进行修复,筛选出较好的还原剂、吸附剂和固化剂,并研究不同添加量对药剂修复效果的影响。研究结果表明:多硫化钙、硫化钠、氯化亚铁和硫酸亚铁优选为铬污染土壤还原剂,其中多硫化钙的效果最好,当投加摩尔比为0.8时,六价铬的稳定效率达90%以上;钙镁磷肥、弱碱性阴离子交换树脂、氧化镁和三水铝石为优选铬污染土壤吸附剂,综合考虑钙镁磷肥的效果最好,当投加质量比为20%时,六价铬的稳定效率达90%以上,总铬的稳定效率达80%以上;粒化高炉矿渣粉(分别购自重庆、河南)和水玻璃为优选铬污染土壤固化剂,其中粒化高炉矿渣粉(重庆)效果最好,当投加质量比为16%时,六价铬的固化效率达98%以上,总铬的固化效率达70%以上。所用材料在修复铬污染土壤方面发挥了重要作用,在实验室能达到较高的六价铬稳定性效率,作为铬固化/稳定化药剂的潜在价值及其修复效果值得在大规模的现场试验中进一步研究。

    • 张文艺,陈婕,朱雷鸣,胡林潮,陈杰,吴光银

      2021,43(5):196-202, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.101

      工矿企业产生的铬渣、含铬废水由于管理不善导致土壤铬污染严重,迫切需要寻求低成本铬污染土壤修复技术。提出腐解稻草中溶解性有机质(Dissolved Organic Matter, DOM)提取液洗脱铬污染土壤的技术,通过实验室模拟试验,以2种铬污染土壤(总铬含量为分别为121.54、941.90 mg/kg,六价铬含量分别为119.90、856.90 mg/kg)为研究目标,采用振荡淋洗法考察了固液比、淋洗时间、淋洗次数等因素对土壤中总铬、六价铬洗脱效果的影响,并探讨了淋洗前后铬形态变化及淋洗后土壤残留六价铬的持续钝化能力。研究结果表明:稻草经35 d腐解后的DOM提取液洗脱土壤中铬效果最佳,确定为最佳淋洗剂;固液比1:15、淋洗4h/次、淋洗2次为最佳淋洗工艺条件,该条件下,2种铬污染土壤总铬分别洗脱了47.79%、85.92%,六价铬含量分别削减了51.76%、95.09%;DOM提取液呈弱碱性,包含大量羧基、羟基及酚类物质,对水溶态、弱酸提取态和残渣态铬有较好的洗脱效果,有效降低了土壤环境风险,且能持续钝化淋洗后土壤中残余的六价铬。

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    • 混凝土桥及其高性能材料2020年度研究进展

      赵人达, 占玉林, 徐腾飞, 李福海, 赵成功, 张建新, 杨世玉, 原元, 文希

      为了解2020年混凝土桥及其高性能材料研究方向的发展动态,并在总结其研究内容、方法和成果的基础上更好地开展后续研究,从混凝土桥、高性能混凝土材料及高性能加劲筋材三方面着手,查阅了近期文献,并进行了分类、总结和评述。研究发现:目前,混凝土桥方向较为关注运维阶段的耐久性能、极端环境下的工作性能及混凝土桥运营事故等问题;高性能混凝土材料的研究进展在高性能、绿色环保以及智能化三个方面表现突出;高性能筋材则主要围绕强度更高、更耐久的FRP筋展开,其在梁、板、柱等构件上的应用得到了积极的探索。对现有研究的不足和有待深化的问题提出初步建议,期待与相关学者共同努力,为该方向的进一步发展做出贡献。

      • 1
    • 桥涵水文2020年度研究进展

      张明金

      桥涵水文主要是依据河流和水文环境等各项因素进行桥梁设计,是桥位环境设计的一项重要基础工作。通过梳理近些年来桥涵水文的发展状况,从桥涵水文中的一些关键问题——桥涵水文研究方法、设计洪水流量、桥梁基础冲刷的成因、影响因素和桥梁墩台冲刷深度的计算等方面阐述桥梁水文的发展成就,对当前的研究难点和未来的研究热点进行了简要的概括。

      • 1
    • 毛竹杆受弯性能试验研究

      何子奇, 刘昌平, 周绪红, 肖 洒, 钟紫勤

      为研究毛竹杆的受弯性能,先对取自10根毛竹的40组竹条标准材性件进行抗弯试验,得到其破坏模式和抗弯强度;再对直径为90mm、120mm,跨度为3000mm、3600mm的24根毛竹杆进行弯曲破坏性试验,分析其破坏模式、荷载-位移曲线、初始抗弯刚度、极限承载力、挠度等结构性能;理论推导毛竹梁破坏受压区高度以及受拉区边缘应力。研究结果表明:毛竹梁跨距变化对挠度的影响大于胸径变化对挠度的影响,毛竹梁胸径越大、跨距越小其初始抗弯刚度越大;根据试验数据按弹性理论计算出毛竹杆受弯破坏时的受压区高度在3R/2处,在小挠度条件下,毛竹梁受弯符合平截面假定,大挠度条件下,截面受压区高度上移,不再符合平截面假定。

      • 1
    • 长持时爆炸冲击波产生方法研究

      师燕超, 杨森, 崔健, 闫攀运

      在试验或数值模拟中常需要得到长持时爆炸冲击波,延长爆炸冲击波正压作用时间是研究长持时爆炸荷载下结构响应的难点。本文在AUTODYN中建立了长筒爆室小当量炸药多点延时起爆模型,分析了爆炸冲击波在长筒爆室的传播规律,研究了管道长度、延时起爆时差、起爆顺序对冲击波波形的影响。结果表明:距离增加,超压峰值减小,正压持续时间增加;根据炸药量和爆室长度合理地选择起爆时差可以获得波形丰满连续衰减的超压时程曲线;爆室底部起爆,合理控制延时间隔,可以形成类似于大当量远距离爆炸下产生的连续衰减的长持时冲击波。最后给出了100ms爆炸持时、200ms爆炸持时起爆方案,为长持时爆炸模拟装置的设计提供了技术支持。

      • 1
    • 玄武岩纤维混凝土三点弯曲梁断裂性能研究

      金轶凡, 陶燕

      为探讨玄武岩纤维混凝土(BFRC)的断裂性能,采用《水工混凝土断裂试验规程》的三点弯曲梁法,制作了缝高比为0.4的不同纤维长度及掺量的混凝土试件,利用MTS试验机对试件进行加载试验,得到了玄武岩纤维混凝土三点弯曲梁的试验结果,并对P-CMOD曲线、起裂韧度、失稳韧度及断裂能等断裂参数进行分析得到如下结论:掺入玄武岩纤维后,试件的断裂性能得到了提升,纤维掺量越多,纤维长度越长,P-CMOD曲线的下降段越饱满; 纤维长度18 mm,掺量为1.5%的试件,其起裂韧度及失稳断裂韧度的提升最为明显;纤维长度12 mm掺量1.5%的试件得到的断裂能最大。

      • 1
    • 电石渣-脱硫石膏复合激发充填材料性能及微观结构

      高英力, 孟浩, 冷政, 卜涛, 龙国鑫, 段开瑞

      针对传统充填材料高碳排放、高成本的问题,以“绿色矿山”为理念,选用工业固废电石渣、脱硫石膏和矿渣为胶凝组分,以尾矿砂为骨料制备充填材料。利用X射线(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段研究充填料水化产物及微观形貌,并开展工作性能、力学性能和重金属固化性能试验。研究结果表明:所开发的充填材料凝结时间和流动度均满足矿山充填工程要求,充填体7d、28d抗压强度可达4.6MPa、7.9MPa,充填体浸出液中Pb、Zn浓度低于规定限值。电石渣内的氢氧化钙提供碱性环境,脱硫石膏提供硫酸根离子,两者对矿渣内的硅铝质原料复合激发,生成以钙矾石和C-A-S-H凝胶为主的水化产物。大量针棒状结构的钙矾石晶体及网状结构的C-A-S-H凝胶相互穿插,并且与尾砂颗粒紧密结合,随着龄期延长结构更加致密,使充填体具有良好的力学性能。

      • 1
    • 渗滤液浸泡对碱渣固化污泥长期性能的影响

      何俊, 周莉蓉, 张磊, 冯潇莹

      以碱渣-矿渣-生石灰固化污泥用作填埋场临时覆盖材料为背景,开展不同渗滤液浓度、浸泡时间和碱渣掺量条件下固化污泥性质研究,探讨渗滤液浸泡对固化污泥长期性能的影响规律及微观机理。研究表明:固化污泥在渗滤液中长期浸泡时,生成钙钒石和水化硅酸钙等物质,试样强度随浸泡时间的增加而增大,固化污泥有较好的耐久性;但当碱渣掺量60%试样浸泡210 d时,试样中生成大量的碳酸钙和不同尺寸的钙钒石,结构变得疏松,试样出现裂隙,其强度大幅降低,低于垃圾填埋场临时覆盖材料强度要求,碱渣掺量过多时对固化污泥的长期强度不利。渗滤液对固化污泥具有一定的侵蚀性,固化污泥强度随渗滤液浓度的增加而降低。固化污泥具有结构性,不同渗滤液浓度和浸泡时间下固化污泥结构屈服应力变化与强度变化规律基本一致。在渗滤液长期浸泡过程中,碱渣-矿渣-生石灰对污泥和渗滤液中的铬、铜、铅、砷等污染物具有一定的稳定作用。

      • 1
    • 装配式混凝土U型钢筋环扣连接长度研究

      陈宜虎, 陆鹏远, 张敏, 卢旦, 秦稳

      为研究装配式混凝土U型钢筋环扣连接的搭接长度,制作了1个现浇梁柱节点试件和3个不同搭接长度的U型钢筋环扣连接节点对比试件进行低周反复拟静力试验,观察各试件的破坏模式,研究其滞回性能、承载力、变形能力及钢筋的应力发展过程,分析装配式混凝土U型钢筋环扣连接的搭合理接长度。结果表明:装配式节点试件承载力高于现浇节点试件;不同搭接长度试件的延性及耗能能力有所不同,搭接长度的增长有利于试件承载力、延性和耗能能力等抗震性能的提升;在试验基础上,本文拟合回归了U型钢筋环扣连接的合理搭接长度,对装配式混凝土U型钢筋环扣连接节点的优化设计提出建议,为该节点的工程应用和进一步理论研究提供参考。

      • 1
    • 砌体墙转动变形现象及其对抗震性能的影响综述

      郭猛, 李薇薇, 贾英杰, 范旺生

      为了解砌体墙破坏过程中的转动现象及转动变形对砌体墙抗震性能的影响,查阅国内外砌体墙抗震试验相关的文献资料,对普通砌体墙、设置构造柱砌体墙、加固砌体墙等在试验过程中的转动现象进行提炼,综述不同试件设计、受力条件、加固方式等因素下转动变形对砌体墙破坏模式的影响,探讨转动变形对砌体墙抗震性能的影响规律。结果表明:转动现象在砌体墙受力过程中普遍存在,甚至出现转动变形控制的破坏现象;转动变形降低了砌体墙承载力及等效抗侧刚度,发生转动破坏时砌体墙变形能力有所提高,为后续研究转动变形影响下的砌体结构抗侧刚度、承载力计算方法等提供参考。目前砌体墙抗震试验文献资料普遍缺乏关于转动现象的描述,但并非没有转动变形的出现,后续开展的相关研究工作中,建议对砌体墙转动变形现象及其对抗震性能的影响予以重视。

      • 1
    • 低温磷酸镁水泥混凝土力学性能研究

      李茂, 岳燕飞

      基于响应曲面法设计试验,研究了不同环境温度(0 ℃和-20 ℃)下水胶比(W/C)、集胶比(G/C)、氧化镁与磷酸盐质量比(M/P)对磷酸镁水泥(MPC)混凝土的抗压强度和抗折强度的影响。使用Design-Expert软件对数据进行分析处理,得到的回归模型反应了三个因素对低温环境下MPC混凝土力学性能的影响规律。三个因素对低温环境下混凝土强度的影响程度为:W/C > M/P > G/C,MPC混凝土抗压强度和抗折强度随W/C的增大而降低。-20 ℃环境下MPC混凝土抗压强度和抗折强度随G/C增大而降低,M/P增大而增大;0 ℃环境下抗压强度随G/C增大而增大,M/P增大而降低;抗折强度随G/C增大而降低,M/P的增大而降低。-20 ℃环境温度下MPC混凝土7 d抗压强度和抗折强度在W/C=0.14,M/P=5.0,G/C=2.0时达到最大值。0 ℃环境温度下MPC混凝土7 d抗压强度在W/C=0.14,M/P=3.0,G/C=3.0时达到最大值;7 d抗折强度在W/C=0.14,M/P=3.0,G/C=2.0时达到最大值。模型预测强度值与试验实际强度值偏差不超过10%,模型显著性良好。

      • 1
    • 脉冲型近场地震作用下列车-简支梁桥耦合振动研究

      雷虎军, 刘伟

      近场地震相比中远场地震含有高能速度脉冲,会激发结构显著的位移响应。为研究该速度脉冲对高速铁路简支梁桥车桥系统动力响应的影响,采用三角函数法模拟速度脉冲并与无脉冲的远场地震叠加合成了不同脉冲类型、脉冲周期和脉冲幅值的脉冲型近场地震动,以跨径32m的典型高速铁路简支梁桥为例,采用自编的车-轨-桥-地震分析程序TTBSAS进行仿真计算,详细探讨了脉冲参数对车桥系统动力响应的影响。结果表明:近场地震速度脉冲会显著增大高速铁路简支梁桥车桥系统的动力响应,在近场区域的车桥耦合振动分析中不能忽略速度脉冲的影响;脉冲类型、脉冲周期和脉冲幅值对简支梁桥位移的影响远大于桥梁加速度和桥上列车的行车安全性指标,在选取速度脉冲参数时可不考虑桥上列车的影响;在本文计算条件下,双半波脉冲和三半波脉冲近场地震作用下桥梁的动力响应幅值明显大于单半波脉冲,且当脉冲周期为2.0s时车桥系统的动力响应最大。本文的研究成果可为近场区域高速铁路桥梁的设计提供理论支持。

      • 1
    • 基坑开挖下倾斜长短组合桩受力变形特性研究

      王际凯, 石钰锋, 刘伟煌, 詹刚毅, 蒋亚龙, 徐长节

      倾斜桩可以提高桩身承受水平荷载的能力,有效控制桩身及支护结构的侧向位移,而长短桩围护结构可以降低工程造价。基于此本文提出了倾斜长短组合桩,通过模型试验并结合数值分析,研究倾斜长短组合桩的变形、受力特点,得出以下结论:对于倾斜长短组合桩而言,其支护效果与倾角成正比,与排桩的桩长成反比,且倾角的影响最大,桩长次之;在总桩长一定且短桩满足一定嵌入深度时,倾角存在一个临界值,当倾角小于临界值时,最佳桩长分配受倾角大小的影响,而当倾角大于临界值时,斜桩越长,支护效果越好。

      • 1
    • 微波加热与传统加热下混凝土的热力学响应

      邵珠山, 张宏亮, 魏玮, 张鹏举, 陈文文

      传统混凝土破碎技术存在粗骨料损伤大、机械磨损严重和能耗高等弊端。这些问题可以通过在破碎前对混凝土进行微波处理来解决。为了评价该技术的工业适用性,通过不同的微波功率对混凝土试块进行加热,并与传统加热方式比较,研究混凝土的加热效率和宏观裂纹扩展规律。而后进行单轴抗压强度试验,得到了混凝土在不同热处理条件下的强度弱化规律。结果表明,与传统加热方式相比,微波加热技术能有效地促进混凝土内部和表面裂纹扩展,削弱混凝土的强度,并且高微波功率下效率更高,能量消耗更少。此外,未完全烘干的混凝土在微波加热下容易出现低温爆裂现象,爆裂时间与功率水平呈负幂函数关系,与烘干时间呈正幂函数关系。

      • 1
    • 不同连接形式的装配式混凝土梁柱节点受力性能试验研究

      张健新, 李晨晨, 戎贤, 张标

      为研究不同连接形式的装配式混凝土梁柱节点受力性能,进行一个现浇混凝土节点和两个装配式混凝土梁柱节点试件的循环往复加载试验,分析节点的破坏特征、梁端弯矩-转角、节点核心区剪力-梁端转角、刚度退化、钢板的应变等。结果表明:方钢管连接的装配式混凝土节点呈现梁端弯曲破坏,设置端板和水平连接板的装配式节点和现浇节点呈现节点核心区剪切破坏。装配式节点的梁端弯矩和节点剪力显著提高,梁端转角显著增加,节点核心区剪切变形减小,刚度退化变缓,受力性能得到明显改善。在节点核心区设置方钢管和十字隔板作为钢骨架的节点受力性能最佳,远优于现浇节点。在节点核心区加入钢连接件,预制梁端设置预埋工字钢,现场采用焊接或者栓接装配,并后浇连接区混凝土,这种连接形式能够有效传力,提升装配式节点的受力性能。

      • 1
    • 基于3A指标的斜拉桥上部结构状态评估

      秦劲东, 方圣恩, 张玮, 黄学漾, 郭新宇

      针对桥梁状态评估过程中数据量大,分析困难的问题,根据某斜拉桥的监测数据,采用五度指标评估方法,对其上部结构各部件进行分析。提出了一种基于权重系数的综合评价指标,用于评估斜拉桥上部结构的整体安全状态。同时,针对现存桥梁评估方法中计算复杂的问题,提出了3A指标,包括幅值偏移量、异常度和均值波动。相对于五度指标,新指标的计算更便捷,更方便工程人员进行现场评估。研究发现:采用3A指标评估方法后,斜拉桥上部结构状态的评估结果与五度指标基本一致。研究结果可为桥梁管养部门管理决策提供理论依据,为类似的大跨桥梁状态评估提供参考。

      • 1
    • 内嵌纤维增强复合材料加固砌体结构研究进展

      景杰婧, 周长东

      砖石作为建筑材料在世界范围内广泛使用,由砖石和砂浆组成的砌体结构抗拉、抗剪强度较低,抗震性能不足,地震作用下容易破坏甚至倒塌,需要进行补强加固以改善砌体结构的力学性能。纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)由于抗拉强度高、重量轻、安装方便和耐腐蚀等优势在砌体结构加固领域有广泛的应用前景;内嵌FRP(near-surface mounted FRP,简称NSM-FRP)加固由于对结构的重量和外观影响很小,在历史砌体建筑加固方面更有优势。本文总结了国内外学者对NSM-FRP加固砌体结构这一技术的相关研究进展,并对NSM-FRP加固砌体结构的发展进行了展望。

      • 1
    • 真空紫外/氯高级氧化法去除水中卡马西平的研究

      谢咏柳, 黄河, 赵志伟, 郑怀礼

      为去除水中典型的难降解污染物卡马西平(CBZ),构建了真空紫外/氯高级氧化体系,考察了基于真空紫外或自由氯的不同氧化体系中CBZ去除效能的差异;探究了pH、自由氯投加量、水中重碳酸盐、腐殖酸对真空紫外/氯体系去除CBZ效果的影响及自由氯在该体系中的衰减情况;通过自由基淬灭试验,进一步探究了在真空紫外/氯体系中氧化CBZ的主要活性物质。结果表明,在pH=6,氯投加量为8mg/L,CBZ初始浓度为30 μM,真空紫外/氯体系中反应16分钟后CBZ去除率超过99.5%;在相同条件下,真空紫外/氯体系去除CBZ的速率常数是真空紫外体系、UV/氯体系的1.75、5.30倍,真空紫外和自由氯具有协同去除CBZ作用;在酸性条件下,CBZ的去除效果较好,最佳反应pH为6;自由氯投加量是影响CBZ降解速率的重要因素,最佳自由氯投加量为8 mg/L;而水中重碳酸盐和天然有机物对CBZ的去除均呈现抑制作用;真空紫外/氯体系降解CBZ的过程中,自由氯消耗主要为紫外光激发消耗而与CBZ及降解产物反应较为微弱,该体系存在HO·和Cl·的氧化作用及直接光解作用。

      • 1
    • 考虑动应力动应变关系及剪切波速相似的模型软岩配制方法

      王志佳

      根据模型试验的相似原理,结合某实际工程底部软岩性质,利用粘土、重晶石粉、石膏等材料,研制了一种模拟原型软岩动力特性的相似材料。通过对正交试验数据进行极差和方差分析,得到了各原材料含量对相似材料密度、初始剪切模量Gmax、参考应变γr的影响规律,并基于正交试验结果,进行了软岩相似材料的最终配比试验。试验结果表明:相似材料中重晶石粉对相似材料的密度起主要控制作用,参考应变γr值随石膏含量的增加而增大,随粘土含量的增加而减小,相似材料的初始剪切模量Gmax随着粘土含量的增加而减小,随着重晶石粉和石膏含量的增加而增大。配制的软岩相似材料可以很好的模拟原型软岩动应力-动应变关系和剪切波速特性,所提出的试验方法对振动台试验基岩相似材料配制具有指导作用。

      • 1
    • 硫磺-生物绳为填料的自养反硝化污水脱氮处理

      时绍鹏, 万柳杨, 廖宏燕, 王兴祖

      针对传统的填充床硫自养反硝化工艺填料用量大、水头损失严重以及反应器易堵塞等问题,采用硫涂层接触反硝化工艺进行模拟污水脱氮研究,主要考察了反应器内部的填料填充比、温度以及水力停留时间(HRT)对其脱氮性能的影响。结果表明,在进水NO3--N浓度为50 mg·L-1,温度为(25±1)℃,HRT=19.5h时,将填料填充比由1/10增大到1/5,NO3--N的去除效果明显提升,由56.77%提升至78.26%;温度的变化对反应器脱氮有很大的影响,当填料填充比为1/5,HRT=19.5h时,在(25±1)℃和(30±1)℃条件下,NO3--N的平均去除率分别为71.05%和98.38%;此外,当HRT降低至9.7h时,NO3--N的平均去除率为89.29%。整个反应过程中,出水NO2--N浓度均很低,保持在0.4 mg·L-1以内,并且反应器出水pH值保持在6.8-8.3之间,满足微生物生长所需的pH条件。硫涂层接触反硝化系统的硫自养反硝化优势菌属是Thiothrixs、Thiomonas和Sulfuritalea,其占比分别为2.89%、1.55%和1.35%。微生物功能预测结果表明,硫氮代谢对系统脱氮起着关键作用。

      • 1
    • 沸石颗粒填料固定床生物膜免曝气污水处理工艺

      郭其艺

      为降低污水处理能耗,本研究利用沸石颗粒充当生物填料构建固定床生物膜反应器,通过序批式进水-排水的方式使反应器内填料表面生物膜处于交替厌氧-好氧环境,避免了传统污水处理曝气工艺所需的大量能耗,同时有效去除COD和脱氮。该工艺主要原理是在厌氧阶段(进水),污水与生物膜和沸石颗粒接触,聚糖菌(GAOs)将有机碳源转化为胞内聚羟基烷酸(PHAs),同时沸石吸附污水中的NH4+-N。在好氧阶段(排水),通过聚糖菌、硝化菌和反硝化菌的共同作用,将沸石吸附的NH4+-N转化为氮气,使得生物膜和沸石颗粒得以再生。沸石颗粒固定床生物膜反应器以活性污泥为接种污泥,在序批式厌氧-好氧交替的运行模式下,2周内成功启动;长期运行污水COD、NH4+-N和TN去除率分别为87%、83%和83%,并且出水中未检出硝态氮;长期运行后,反应器内生物膜菌群以Thauera、Candidatus competitivebacter (GAOs)、Nitrospira 3种细菌属为主,它们是去除COD和脱氮的关键微生物。本研究为低能耗污水处理提供了一种新的思路。

      • 1
    • 桥梁工程BIM 2020年度研究进展

      赵彬, 谢尚英, 何畏

      建筑信息模型(BIM)被视作是CAD之后工程设计的第二次革命,是推进整个土木工程行业数字化转型的关键,但在桥梁工程领域的应用尚不多见,相关研究和应用仍有待加强。为此,本文从以下三个方面:(1)产业政策、行业标准和应用指南;(2)基础研究和软件开发;(3)工程应用,对2020年桥梁工程BIM的研究和应用进展进行了梳理、总结,以期为桥梁工程BIM未来的发展提供一些参考和新思路。

      • 1
    • 桥梁水动力学2020年度研究进展

      魏凯, 秦顺全, 赵文玉, 祝兵, 徐国际

      为了解桥梁水动力学研究发展动态,在总结其研究内容、方法和成果的基础上更好开展后续研究,本文从波流作用、基础局部冲刷、流固耦合、极端海洋环境多灾害作用等着手,对2020年度发表的相关文献进行分类、总结和评述。综述发现:桥梁水动力学的研究热点主要集中在极端波浪、水流作用及波流共同作用模型、桥墩局部冲刷影响因素及深度预测、地震作用下深水桥梁流固耦合、极端海洋环境多灾害作用等方面。通过梳理现有研究不足,提出如下亟待开展的研究方向包括:波流极端环境下的结构流固耦合、桥墩冲刷监测和防护、智能信息化的桥梁水动力灾害预见性及多灾害研究。期待与相关学者共同努力,为桥梁水动力学发展做出积极的贡献。

      • 1
    • 桥梁风工程2020年研究进展

      廖海黎, 李明水, 马存明, 王骑, 孙延国, 周强

      随着土耳其恰纳卡莱大桥、我国张皋过江通道以及西堠门公铁两用大桥等超大跨度桥梁的建造,桥梁风工程研究面临新的挑战。继上一年研究进展后,本文聚焦桥梁颤振、桥梁涡激振动和桥梁抖振等桥梁抗风设计关键问题,通过对国内外风工程领域主流学术期刊论文的梳理,介绍和评述了2020年以来国内外主要研究进展。

      • 1
    • 桥梁大数据2020年度研究进展

      余传锦, 陈潜, 梁爱霞, 何佳勇

      信息化时代背景下,大数据在桥梁工程的应用研究成为广泛关注的热点话题。以桥梁健康监测为典型数据收集方式得到的海量数据,在数据处理及应用等层面给桥梁工程从业者带来不小挑战。围绕桥梁大数据2020年度的研究进展,本文回顾了高效存储、异常处理与去冗降噪等数据前处理手段,并重点关注了损伤识别、状态评估及智能管养等大数据的具体应用,以此梳理桥梁大数据2020年度的相关研究进展,并总结分析已有的研究成果及未来研究应用的重难点。

      • 1
    • 2020年度进展:深水大跨桥梁施工技术进展

      刘俊岭, 杨汉彬, 杨万理, 张育智

      随着我国经济实力的不断增强,科学技术水平的显著提升,桥梁工程正朝着跨度更大,基础更深,桥塔更高的方向快速发展。在此过程中,桥梁建设者遇到了很多崭新的难题,例如:深水基础浮运下沉过程中精准定位、超大型沉井基础防冲刷、大直径钻孔桩施工、大跨度斜拉桥索塔锚固构造优化、超高桥塔大体积混凝土水化热温度控制、超高桥塔新型液压爬模系统开发等问题,这些问题已成为影响深水大跨桥梁安全顺利施工、长期可靠运营的关键问题。为促进深水大跨桥梁施工技术的发展,提高深水大跨桥梁施工人员解决相关问题的能力,并为深水大跨桥梁的推广提供技术支持,围绕深水大跨桥梁施工面临的上述关键问题,对2020年国内外研究者的相关研究进展及成果进行了详细分析与汇总。

      • 1
    • 桥梁结构试验技术2020年度研究进展

      蒲黔辉, 徐希堃, 吴怡宁, 黄胜前, 洪彧

      桥梁结构试验主要是通过对桥梁结构本身或模型施加静力或动力作用,并利用测试技术采集精确可靠的试验数据,获取桥梁结构真实行为,解决桥梁工程领域科研与设计中存在问题的手段。桥梁结构试验作为推动桥梁工程领域发展的重要手段,长期以来一直起着举足轻重的作用,近年来随着测试技术的进步,桥梁结构试验技术也受到了学者们的广泛关注。为了促进该领域的进一步发展、指导先进测试技术在桥梁结构试验领域中的推广和应用,对桥梁模型试验、桥梁现场试验、桥梁测试技术三个关键方面的技术方法进行了系统的介绍,并对2020年度内较有启发性的相关研究进行了介绍与总结,发现:桥梁结构试验技术正进一步朝着多学科交叉融合的大方向发展。

      • 1
    • 桥梁云计算2020年度研究进展

      杨兴旺

      我国桥梁建设的深入发展、桥梁设计-施工-运维的一体化和运营管理的精细化发展趋势,对数据存贮、计算能力等提出了更高要求,云计算技术是解决此类问题的有效手段。通过文献检索与分析,从基于云计算的桥梁健康监测系统、桥梁大数据处理和物联网技术以及基于云计算的桥梁 BIM 和协同设计等方面对近年来桥梁工程中的云计算应用进行了总结,对桥梁云计算可能的研究及应用重点方向进行了预测。

      • 1
    • 桥梁工程可靠度2020年度研究进展

      汪斌, 汤港归, 唐继舜, 王伟旭

      由于自身固有属性的不确定性以及所处环境的复杂性,桥梁在设计、施工、运营等不同阶段都需要具备足够的可靠性。为了解桥梁工程可靠度研究与应用在2020年的最新动态,查阅文献对相关理论方法、不同阶段或环节的科研内容和成果进行归纳。在桥梁可靠度理论和方法方面,引入GPR模型、径向基神经网络等方式得到隐式结构功能函数,或引入Copula理论考虑多失效模式概率的关系;大量学者采用概率可靠性和非概率可靠性方法、蒙特卡罗数值模拟、时变可靠度理论等进行可靠性评估。既有桥梁的技术状况及可靠度仍然是国内外桥梁工程领域的热点,自然环境条件下桥梁抗力与外荷载的时变模型是桥梁时变可靠度分析与寿命预测的重点。可靠度理论及分析方法在桥梁工程设计中得到逐步的发展,考虑动态荷载作用随机性与结构参数随机性的动力可靠度研究与应用越来越多。

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    • 桥梁撞击问题2020年度研究进展

      刘占辉

      桥梁撞击是既有以及在建桥梁长期面临的一个关键问题,撞击与防护问题研究符合国家发展需求;国内外学者近年来对其关注度也不断增多。继《桥梁撞击问题2019年研究进展》,作者对2020年桥梁船撞、落石冲击和车撞桥梁等三方面的进展进行归纳总结。其中,对于桥梁船撞问题,新规范明确提出了公路桥梁主体结构宜采用基于性能的抗撞设计方法。2020年也发生了一系列采砂船撞击桥梁事故、雅西高速桥梁被落石砸断等,以及多起车桥碰撞事件。作者对这些桥梁撞击事件进行了梳理,并根据个人理解对近一年的相关成果进行分析,之后提出了在未来的研究中需要进一步考虑的问题。

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    • 桥梁信息化及智能桥梁2020年度研究进展

      赵天祺, 勾红叶, 陈萱颖, 李文昊, 梁浩, 陈子豪, 周思清

      以信息化、智能化为特征的数字化时代的到来推动了桥梁工程技术的发展与创新,有必要将云计算、大数据、人工智能、3D打印、机器人等战略性新兴产业技术与桥梁工程相融合,从智能设计、智能施工、智能运维等多个维度,推进桥梁工业化、数字化、智能化升级。本文从桥梁信息化、智能检测与安全运维、智能防灾减灾、智能材料等方面,综述了2020年该领域前沿技术和重要成果,总结了研究热点与前景展望。分析表明:BIM技术可以提升桥梁正向设计精细化水平、施工过程控制和管理准确化程度;无人机、机器人等智能检测技术与机器学习、卷积神经网络等人工智能技术提高了桥梁检测的精度和效率;高性能智能材料的应用促进了桥梁结构的自感知性、自适应性、自调节性和自诊断性;基于人工智能的自然灾害监测与预警为桥梁智能防灾减灾提供了新的发展思路。未来应将人工智能技术深度融合桥梁设计、建造和养维护的全生命周期,顺应信息化、智能化的发展趋势,实现桥梁强国梦。

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    • 桥梁施工风险评估2020年度研究进展

      施洲, 余万庆, 周勇聪, 纪锋, 张育智

      为了解桥梁施工风险评估研究的具体内容及过去一年的发展动态,并在总结其研究内容、方法和成果的基础上更好地开展后续研究,从桥梁施工风险识别、风险概率与损失估计、风险评价与控制、动态风险评估四个方面着手,查阅了近期文献,并进行了分类、总结和评述。研究表明:复合风险识别方法、风险识别数据库系统及可视化不断发展;基于监测数据定量概率校正及社会损失模型构建是风险概率和损失估计的新发展;风险评价的新进展则基于聚类或数据场的风险评价新方法及模型准确度的提升;风险链式传递模型的精细化修正、基于监测数据的动态评估模型是动态风险评估的新方向。最后,对现有研究的不足和有待深化的问题提出建议,为该方向的进一步发展提供参考。

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    • 桥梁美学2020度年研究进展

      梁艳, 何畏, 唐茂林

      本文通过梳理过去一年国内外桥梁美学的发展状况,从桥梁美学思想与理论,桥梁美学设计方法与理论,桥梁景观设计与改造,桥梁规划设计,桥梁历史文化设计与研究,新技术在桥梁美学设计中的应用,桥梁美学设计应用实践等方面阐述了桥梁美学的发展成就。对将来的研究热点和发展方向进行了简要预测,并提出了作者的建议和观点,希望对桥梁美学理论和设计实践有所裨益。

      • 1
    • 箱梁与缆索承重桥梁理论2020年度研究进展

      白伦华, 沈锐利, 苗如松, 张兴标, 王路

      在以大跨、轻质、高强为标志的现代桥梁结构中,箱梁与缆索承重桥梁结构是两大重要的分支。为此,笔者系统综述了其相关理论的2019年研究进展[1],具体包括波形钢腹板箱梁理论、传统箱梁空间分析理论、多塔悬索桥缆鞍相互作用、缆索承重桥梁极限承载力及UHPC技术在缆索承重桥梁中的应用5个方面,为了及时掌握相关的研究动态,对2020年关于以上内容的研究进行梳理与总结,并增加了缆索承重桥梁体系的最新发展。研究结果表明,结构体系的持续创新为精细化箱梁与缆索承重桥梁理论的不断深化提供了契机。

      • 1
    • 桥梁养护2020年度研究进展

      李俊, 卫星, 唐朝勇, 张博伦

      桥梁养护的目的是保持桥梁正常交通功能,满足载重、速度等要求,防止突发重大灾害。桥梁养护具有长期性、局部性、应急性特点。目前国内外有专门的桥梁养护机构,已经形成桥梁日常检查、定期检测、专项检测、特殊检测、维修加固等制度和规范,养护内容和重点已经明确规定和执行,养护技术能够满足大部分需求。目前面临的突出问题是如何实现快速养护和应急整治。高速铁路和城市轨道交通不间断运营、高密度行车、行车期间禁止施工,只能利用每天凌晨约0-4点天窗时间养护维修,每天4点后必须开通线路。高速公路也要求不断道的养护维修。突发灾害发生后,需要应急整治和维持通车。铁路系统的养护体制,更容易收集数据和实现数据标准化。桥梁养护正在往快速养护和智慧养护方向发展。本文从病害及整治、养护策略、养护新技术三个方面主要介绍2020年桥梁养护研究进展。

      • 1
    • 预应力纤维增强复合材料(FRP)桥梁结构加固应用研究2020年度进展

      叶华文, 唐诗晴, 段智超, 刘吉林, 杨军川

      纤维增强复合材料(FRP)由于其材料耐腐、质轻高强等优越性能在新建桥梁和旧桥加固等工程领域中应用广泛、发展迅猛,已成为桥梁领域的研究热点。为促进FRP在我国桥梁加固中的应用与发展,满足工程运维多样化需求,本文主要对老旧桥梁加固特点、FRP材料性能及其加固桥梁方法等方面的相关研究进行总结与评述,并从混凝土和钢结构桥梁加固两方面对近年来预应力FRP方法在桥梁加固实践中的研究和应用进行回顾。预应力FRP因其加固效果明显,施工速度快,已成为一种重要的桥梁加固方法并得以应用,未来还需在FPR锚固系统标准化、加固后桥梁行为可监测性、建立FRP加固桥梁结构的规范体系等方面开展研究工作。

      • 1
    • 桥梁抗震2020年度研究进展

      赵灿晖, 贾宏宇, 岳伟勤, 游刚, 贾康, 郑史雄

      地震可能对桥梁结构产生巨大的破坏力,造成桥梁损伤,甚至垮塌。桥梁抗震一直是桥梁领域内的重要研究方向。本文归纳总结了2020年桥梁抗震领域的研究成果和发展趋势,主要结论如下:探索了用新型材料代替普通混凝土后墩柱的抗震性能;通过振动台实验和数值模拟,验证了摇摆隔震桥墩具有良好的抗震性能;采用碳纤维布护套加固墩柱可以显著提高墩柱的位移延性,减少残余位移;传统单肢转双肢薄壁高墩的抗震性能更好,主筋率较高的双肢薄壁墩滞回曲线较为饱满,耗能性能良好,提高轴压比显著提高桥墩的延性性能;带消能连梁的矩形空心双柱式高墩具有更好的耗能能力、承载能力和位移延性能力;采用摩擦摆支座加限位耗能杆的减隔震体系,具有良好减隔震效果,内力减震率可达20%以上;研究了用新型无粘结钢网橡胶支座(USRB)代替桥梁中无粘结叠层橡胶支座(ULNR)的可靠性,通过数值模拟,探究了近场地震动和土-结构相互作用对桥梁动力响应的影响。

      • 1
    • 纳滤膜分离浓缩煤化工高盐废水

      陈发源, 田小军, 范飞, 蒋林煜, 王舒东, 王樟新, 何頔

      利用NF-HF和NF-HS纳滤膜对煤化工废水二级反渗透浓水进行处理,重点考察了其对Cl-与SO42-的分离效果、结垢离子的截留率以及膜抗污染性能。另外,采用STRO(卷式高压反渗透膜)对纳滤产水进行浓缩处理。实验结果表明,NF-HF较NF-HS具有更优的Cl-/SO42-分离效果、钙、镁、硅离子截留效果和抗污染性能。NF-HF对Cl-截留率为3.38~6.03%,对SO42-的截留率91.18~97.16%;对钙镁硅离子的最大截留率分别为90%、80%和40%。连续运行336 h,NF-HF的运行压力从初始32 bar升高至45 bar,膜通量降低11%;但经碱洗后恢复初始膜通量。另外,STRO浓缩处理NF-HF透过液时表现出良好的浓缩效果和脱除COD效果,但其耐污染性能较差。因此,NF-HF+DTRO(碟式高压反渗透)组合工艺具备良好的煤化工废水膜浓缩液进一步分离浓缩的可行性。

      • 1
    • 受压T肋加劲板翼缘局部稳定试验与计算方法

      赵 秋, 陈 鹏, 林 楚, 陈友杰

      为研究T形肋加劲板翼缘的受压局部稳定性能,考虑翼缘宽厚比的变化,设计制作了5个Q345钢材强度和4个Q420钢材强度的焊接T形肋加劲板试件进行翼缘局部稳定轴压试验,并建立了有限元模型进行验证,分析了不同材料本构、简化焊接残余应力、局部初始几何缺陷对其受力性能的影响,得到了翼缘局部稳定简化计算公式,并与各国规范稳定曲线进行对比。结果表明:翼缘局部稳定试件的试验与有限元模型均在翼缘1/2高度附近发生局部屈曲破坏,翼缘宽厚比越大,试件越早出现局部屈曲变形。有限元计算模型采用理想弹塑性本构模型模拟,随着翼缘相对宽厚比增加,残余应力的计入降低了构件轴向刚度,当翼缘宽厚比为30时,稳定系数减小5.4%;所有板件均计入局部初始缺陷时的稳定系数最小。采用三次多项式拟合的翼缘局部稳定简化公式曲线与欧洲规范曲线的趋势较为接近,而采用 Perry公式拟合的曲线与中国、美国规范曲线的趋势较为接近。不同钢材强度拟合的公式曲线趋势基本一致,可以偏安全采用perry公式拟合的曲线进行计算。

      • 1
    • 盐溶液对钠基膨润土垫层的膨胀性能影响

      李彩霞, 李俊, 徐猛, 刘敏, 刘桂祺

      由于废弃物渗透液中复杂的化学物质能影响钠基膨润土垫层的吸水膨胀性能,针对这种情况本文研究了不同价态及浓度的盐溶液对膨润土膨胀指数的影响,同时探究了pH值及温度对膨润土膨胀性能的影响,利用X射线衍射仪及扫描电子显微镜对盐溶液处理后的膨润土进行表征分析。试验结果表明,高价态高浓度的盐溶液对膨润土的膨胀性能起抑制作用,此时膨胀指数最低为5 mL/2g,单价态低浓度的NaCl溶液对膨润土的膨胀性能起促进作用,此时膨胀指数达到最高达到56mL/2g。XRD测试表明盐溶液处理后的膨润土层间距由12.512?下降到11.856 ?,SEM测试分析发现在高价态盐溶液中膨润土形貌由规则鳞片状转化为无规则絮凝状。在给定盐溶液浓度为0.04mol/L、pH值为9及温度为90℃的条件下,膨胀指数提升近50%。膨润土吸水膨胀过程中凝胶态部分符合non-Fickian扩散模型,水分子扩散速率与膨润土凝胶态部分松弛速率大致相同。

      • 1
    • 侧压竹集成材柱轴心受压试验研究

      陈伯望, 刘哲, 王柳, 邓谋韬

      竹集成材是一种将竹片用胶黏剂胶合后压制而成的型材,侧压竹集成材具有良好的受力性能。为了探究侧压竹集成材柱的轴心受压性能,对6组18个不同长细比的试件进行轴心受压试验,分析其承载力、应变、侧向位移、轴向位移与长细比之间的关系,并探讨不同长细比试件的破坏形式。研究表明,侧压竹集成材柱的受力过程经历了弹性、弹塑性和破坏阶段,随长细比的增大从材料强度破坏向失稳破坏转变,材料破坏具有明显的延性性质。将试验结果与现行规范的计算结果进行比较分析,提出了侧压竹集成材柱的轴心受压承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。

      • 1
    • 基于IA-BP智能算法的初始地应力场反演研究

      孙港, 王军祥, 郭连军, 寇海军

      初始地应力场是地下工程设计与施工的重要依据,在实际工程中难以精准测得,为了能较准确获得初始地应力场的分布规律,提出将免疫算法与BP神经网络相结合(IA-BP)的算法对初始地应力场进行反演研究。免疫算法优化BP神经网络就是将BP神经网络的连接权值和阈值作为免疫算法中的抗体进行编码。该混合算法既可以利用免疫算法全局寻优的特点快速搜索到全局最优解或次优解附近,又可以采用BP算法去避免在最优解和次优解附近发生震荡,对其进行局部优化,从而达到快速收敛全局最优解的目的。通过COMSOL构建三维模型对其进行正分析计算,将计算的结果作为“实测值”,对地应力进行反演分析,并将IA-BP算法反演的结果与PSO-BP算法以及多元线性回归算法反演结果进行对比。结果表明:IA-BP算法所得实测值与反演值之间的相对误差的绝对值为0~10.64%(平均为3.39%),PSO-BP算法所得实测值与反演值之间相对误差的绝对值为0~48.39%(平均为6.93%),多元线性回归算法所得实测值与反演值之间相对误差的绝对值为0.55%~121.95%(平均为21.87%)。通过对比可知,IA-BP算法整体反演结果精度最高。将IA-BP智能算法运用到地应力场的反演研究中,可以为地下工程的建设提供帮助和依据。

      • 1
    • 考虑柱体摇摆效应的半刚性榫卯柱架弹性抗侧刚度简化计算方法

      张锡成, 胡成明, 韩乙楠

      为了准确描述半刚性榫卯柱架在水平荷载下的抗侧行为,提出了能够综合考虑榫卯节点半刚性和柱体摇摆效应的弹性杆-弹簧单元的简化分析模型。分别采用直接刚度法和静力凝聚法计算得到了柱架的整体刚度矩阵和抗侧刚度表达式,通过计算值和拟静力试验结果的对比,验证了模型的有效性。选取木材弹性模量、榫卯刚度、柱高及竖向荷载为研究对象进行拓展参数分析,结果表明:考虑柱体摇摆的柱架抗侧刚度明显大于不考虑时的刚度;弹性模量对抗侧刚度的影响很小;柱体摇摆对柱架抗侧刚度的影响程度随节点刚度的增大而逐渐降低;柱高越大,柱架的抗侧刚度越小;竖向荷载对柱架的抗侧性能有明显的提升作用。根据参数分析结果,进一步提出了基于刚性杆-弹簧单元的实用计算方法,计算误差稳定在10%左右,可以满足工程精度要求。研究结果可为古建筑木结构的受力分析和抗震性能评价提供技术借鉴。

      • 1
    • 江南地区宋元时期传统木构铺作对结构整体抗连续倒塌性能的影响研究

      华一唯, 淳庆

      为了研究江南地区宋元时期传统木构建筑的抗连续倒塌性能,本文选择典型实例,通过三维扫描测绘建立了该实例及对应无铺作大殿的有限元模型并进行抽柱后结构的空间推覆分析,研究了铺作在空间木构架连续倒塌时对结构传力路径及极限承载力的影响。研究结果表明:对于江南地区宋元传统木构建筑,当某根柱突然失效时,周围的梁、枋、槫、阑额等横向构件可以提供多个方向的拉结,防止结构进一步的倒塌;铺作的存在对结构整体抗连续倒塌性能有明显提升,铺作之间的横向构件在倒塌时联合周围构件形成“组合桁架”共同受力,提供了有效传力路径和整体性拉结,使得局部柱失效后结构的极限承载力相对于无铺作结构提升约30%~50%;相比与檐柱和角柱的失效,金柱的失效更不容易造成建筑的连续性倒塌。研究结果可为江南地区宋元时期传统木构建筑的抗连续倒塌加固保护提供科学依据。

      • 1
    • 伞形膜结构在冰雹荷载作用下的非线性动力响应研究

      张作亮

      基于冯.卡门大挠度的理论和薄板振动理论,建立伞型张拉膜结构在冰雹荷载作用下的非线性动力响应控制方程。采用贝塞尔函数及欧拉方程求得其振型函数,再运用KBM摄动法和迦辽金法对控制方程进行求解,得到其动力响应的近似解析解。采用ANSYS软件建立伞型张拉膜结构的有限元模型;再通过LS-DYNA显示动力学模块对冰雹冲击膜面动力过程进行模拟,得到膜面动力响应的结果。最后将解析理论结果与数值分析结果进行对比分析,结果表明解析和数值分析结果较为吻合。本文的求解方法和分析结果为膜结构动力响应的计算分析和模型设计提供了理论借鉴。

      • 1
    • 塔式光热电站定日镜结构风致响应与风致振动控制研究综述

      廖驰, 钟杰, 戴靠山, 刘仰昭

      光热发电技术是太阳能利用的重要手段之一,其中,塔式光热发电技术具有大规模储能等优势,具有较好的应用前景。定日镜作为塔式光热电站的重要单元,其抗风安全性直接影响电站的正常运行。本文从定日镜的结构体系、风荷载、风致响应及振动控制等方面进行文献综述,并提出需要进一步开展的理论研究工作,以期为我国光热发电技术的研究和应用提供一些参考。

      • 1
    • GFRP-自密实RPC组合试件力学性能试验研究

      祝明桥

      一般FRP-混凝土组合结构的破坏模式为FRP与混凝土的界面剥离以及自身截面的抗剪承载力不足导致的受剪破坏。为提高FRP-混凝土组合结构的抗剪承载力,本文开展了5根带多T肋槽型GFRP板-自密实RPC配箍组合试件的试验研究,探讨了界面处理、箍筋配置和剪跨比等因素对组合试件受力性能的影响,分别对挠度、应变进行了测试,观测了裂缝形成与开展过程,及其破坏状态等。试验结果表明,GFRP板的界面粘砂处理和配置横向贯穿钢筋可以增强GFRP板与混凝土之间的界面抗剪强度并明显改善两者协同工作性能,提升组合试件的极限变形能力;界面粘砂和配置箍筋能在一定程度上提升组合试件的抗剪承载能力,改善破坏形态;组合试件截面高度越大,承载能力越高,但对GFRP材料的利用会有所降低。

      • 1
    • 基于矢量地震动强度参数的隧道结构易损性分析

      黄忠凯, 张冬梅, 王如路, 谢欣

      该研究基于矢量地震动强度参数,对软土浅埋隧道进行了地震易损性分析。首先,开展了大量土体-隧道结构动力非线性有限元计算,利用计算结果,对15个地震动强度参数(IMs)与隧道破坏指标(DI)进行对数线性拟合回归,并采用有效性、实用性和效益性这三个指标对不同IMs进行合理性分析。研究发现峰值加速度(PGA)是最优IM,其次是峰值速度(PGV)和加速度谱强度(ASI)。根据揭示的最优IM(即PGA)建立了基于标量IM的隧道地震易损性曲线,利用合理地震动强度参数中的PGA和ASI建立了基于矢量IMs的隧道地震易损性曲面,并与上述地震易损性曲线进行对比。研究结果表明:采用标量IM的地震易损性分析不能表达第二个地震动强度参数IM对隧道抗震性能的影响,建立的基于矢量IMs的易损性曲面能更精准地评价盾构隧道的抗震性能。

      • 1
    • 山西稷王山砖塔地震动力响应及损伤分析

      姜珊, 路国运

      本文采用数值分析方法对山西稷王山古塔在不同地震作用下的破坏形态及损伤进行了计算分析,为古塔的抗震加固提供依据,计算模型采用塑性损伤本构描述地震作用下砌体结构的损伤失效,给出了古塔在不同调幅地震波作用下的位移形态,获得了层间位移、加速度放大系数等地震响应数值,讨论了地震引起的损伤分布规律。结果表明,稷王山古塔整体刚度分布均匀,塔顶加速度放大系数最大,尽管古塔底部墙体厚于上部,但在地震作用下仍是在底层首先出现受拉损伤,并随地震强度提高而向上扩展;应力云图显示,地震作用下古塔底层最大主拉应力区呈斜向上扩展形态,易使塔体形成斜向裂缝;古塔薄弱层为底部三层及顶层。

      • 1
    • 高速铁路大跨度混凝土拱桥变形监测与分析

      颜永逸, 杨国静, 宋晓东, 翁顺, 田炜

      高速铁路设计时速快,变形控制要求高。由于结构的受力特点和混凝土材料的特性,混凝土拱桥在运营过程中必然会出现下挠变形,直接影响轨道线形和行车安全。为保障沪昆客运专线北盘江大桥的行车安全性和舒适性,通过对其建立自动化变形观测系统,分析其变形和温度数据的变化规律,结合拟合分析方法,确定了温度和变形的影响系数,研究了实测数据中徐变和温度效应的提取方法。研究结果表明:(1)与同期人工观测数据相比,本系统的观测精度和有效性满足要求。(2)桥面线形受温度变化影响较为敏感。在低温时,不均匀沉降差值大,桥面线形相对不平顺。随着温度升高,沉降差值减小,桥面线形逐渐趋于平顺状态。(3)通过建立的拟合计算徐变分析方法得到其相对徐变变形,与规范理论值相差约6%,计算效果较好,满足工程要求。

      • 1
    • CFRP约束圆双壁空心钢管混凝土短柱轴心受压试验研究

      廖静, 唐红元

      本文对圆双壁空心钢管混凝土(CFDST)短柱和CFRP约束CFDST短柱进行了轴压试验,研究了混凝土强度和CFRP粘贴层数对CFRP约束CFDST短柱轴压性能的影响,得到了CFDST短柱和CFRP约束CFDST短柱的典型破坏模式、荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线。试验结果表明,与CFDST试件相比,CFRP约束CFDST试件的极限承载能力显著提高,并且贴布层数越多,钢管混凝土短柱的极限承载力越高。最后,给出了避免内钢管屈曲破坏先于外钢管屈曲破坏的内钢管最小壁厚计算公式,并提出了CFRP约束CFDST短柱的轴压极限承载力计算公式,该计算公式结果与试验结果吻合较好。

      • 1
    • 考虑渗透系数随时间变化及固结状态影响的固结计算

      金超奇, 徐长节, 江平, 颜建伟, 程超, 章立辰

      固结系数的不确定性是传统固结理论计算的局限性的根本原因,传统固结理论计算忽略了渗透系数k和孔隙比e在固结过程中随固结状态和时间的变化。基于此,本文基于工程常用的5种渗透系数预测模型,结合固结度和侧限压缩量的关系,推导出了孔隙比et的时间函数,构建了渗透系数与时间及固结应力依赖的计算公式。将所构建的渗透系数计算式代入太沙基理论中,同时考虑固结状态、固结应力及时间的影响,对经典Terzaghi一维固结理论进行修正。利用已有的试验数据进行对比,讨论预测公式的适用性。最后通过工程案例计算,与Terzaghi一维固结方程和其他修正固结理论对比,结果表明:当上覆荷载较大时,需要考虑固结系数Cv的变化;同时对比其他修正固结理论,说明了考虑孔隙比e和渗流系数k随时间变化过程的必要性。本文修正后一维固结方程更吻合工程实际,为预测地基固结提供了一种较精确的计算方法。

      • 1
    • 不同水泥掺量胶结钙质砂的导热性能及微观结构分析

      曾召田, 莫红艳, 曾莎莎, 谷建晓, 付慧丽, 梁珍

      钙质砂的导热性能影响着周围土体的传热过程,引起不同环境温度下钙质砂的工程力学性能变化及灾害效应。基于热针法分析了5种不同水泥掺量(Ps=5%、7.5%、10%、12.5%、15%)胶结钙质砂的导热系数变化规律,利用SEM、MIP、NMR技术综合揭示了上述过程中胶结钙质砂微观孔隙结构变化的本质特征,在此基础上阐释了上述热特性演化的微观机理。试验结果表明:(1)胶结钙质砂的导热系数λ随水泥掺量Ps增加而递增,Ps小于10%时,λ呈线性递增,Ps大于10%后,λ增长缓慢;(2)随着水泥掺量Ps递增,胶结钙质砂中孔隙数量越来越少,孔隙占比下降明显,但Ps增加到10%后,总孔隙面积、孔隙数量、孔隙率等微孔隙结构参数变化减缓;(3)不同水泥掺量胶结钙质砂的导热系数λ与其微观孔隙结构变化呈现出负相关关系,本质原因在于凝胶状的水泥水化产物连续填充了胶结钙质砂孔隙,降低了其孔隙率,改善了砂样内部传热,宏观表现为其导热系数λ随水泥掺量Ps的递增而增加。

      • 1
    • 糯米浆改良黄河下游仿遗址土强度特性与作用机理

      岳建伟, 陈颖, 赵丽敏, 张宝玺, 孔庆梅, 顾丽华, 卢会芳

      黄河下游土遗址较多但破坏严重,遗址本体土质多为粉质粘土,存在结构松散、强度低、毛细作用强烈及水稳定性差等不利特性,如何改善修复遗址土的性能令人关注。课题组以遗址相关文献和生物矿化原理为依据,选用糯米浆、石英砂、氧化铝、氟化钙作为外加材料,对戚城遗址粉质粘土进行改良,制备仿遗址土。研究0%、1%、3%、5%、7%、9%糯米浆浓度下仿遗址土的力学性能、显微结构及色差变化。研究结果表明:随着糯米浆浓度的增加,土样的强度及内摩擦角先增大后减小,粘聚力呈线性递增趋势;3%浓度糯米浆改良仿遗址土的抗剪强度、无侧限抗压强度及内摩擦角最大,显微结构密实,碳酸钙结晶效果较好;对试样进行色差分析,仿遗址土、3%浓度糯米浆仿遗址土与遗址土间的色差均较小。采用糯米浆对MICP技术进行改良,发现糯米浆可以提高细菌活性,促进碳酸钙生成,改良MICP土体随着养护天数的增加,强度持续提高,生物矿化时间长。

      • 1
    • 山地古建筑木结构抗震性能研究评述

      潘毅a, 陈建, 安仁兵, 易督航

      山地古建筑木结构是中国古建筑的重要组成部分,因其柱底不等高约束而与平地古建筑木结构存在建筑布局、结构特点和抗震性能等方面的差异。近年来,古建筑震害调查表明,高烈度区山地古建筑木结构的破坏程度一般重于平地古建筑木结构。为更好的保护山地古建筑木结构,阐述了山地古建筑木结构的基本概念,总结了山地古建筑木结构的建筑特点、结构形式和结构特点,根据多次古建筑震害调查的结果,分析了山地古建筑木结构的基础破坏、柱脚滑移、榫卯破坏、柱架扭转、屋面破坏和构架垮塌等典型震害特征及其震害原因,并指出了其与平地古建筑震害的异同,从动力特性、抗震机理、破坏模式和加固方法等方面阐明了山地古建筑木结构抗震研究的关键科学问题,为后续抗震性能研究指明了思路和方向。

      • 1
    • 基于模糊层次法的藏式砌体劣化风险权重系数试验标定研究

      白凡, 杨娜, 常鹏, 旦增格桑, 旦增卓嘎, 滕东宇

      藏式砌体广泛应用于藏式建筑墙体中,在自然灾害、人为损坏等赋存环境影响作用下,出现了裂缝、倾斜及材料损伤等多种劣化形式。基于科学手段,对劣化藏式墙体的健康状况进行合理评估一直是藏式古建砌体保护的难点。本文基于模糊评价法和层次分析法,对影响藏式砌体墙的几种主要损伤形式进行了综合研究,通过参数分析迭代耦合,得到了裂缝、倾斜及材料损伤等多种影响因素的权重系数及层次排序,并通过了两个砖砌体试验模型进行了验证。结合砌体结构安全评价规范,给出了砌体结构墙体性能的量化评价标准,解决了利用模糊评价法评估藏式墙体时损伤形式权重系数难以客观确定的问题。本文的研究成果可为官民两用藏式砌体结构的损伤状态进行快速综合评价,为藏式建筑墙体日常巡检及安全极限评估工作提供参考。

      • 1
    • 角钢耗能自复位混凝土框架节点耗能性能研究

      贺成, 简斌, 吴昕, 吴盼

      提出了角钢耗能自复位混凝土框架设计方法,建立了节点的有限元数值模型,并试验验证了其有效性。对不同预应力筋抗弯承载力比φdes 的节点进行了模拟分析,研究了其在地震作用下的自复位性能、耗能能力和材料损伤等性能指标。为提高该类节点耗能能力,通过改变角钢竖肢螺杆标距做了进一步研究。研究表明:角钢耗能节点具有良好的自复位性能,但耗能能力不足;减小 φdes,自复位能力降低、残余变形加大,但耗能能力增强。因此,与混合连接节点相比,应适当降低节点 φdes最低取值,以弥补其耗能能力的不足。角钢竖肢的塑性变形是节点的主要耗能方式,且集中在竖肢的螺栓孔高度和竖肢转角位置;减小竖肢螺杆标距,且保持材料其他参数不变,这将导致 φdes减小、截面抗弯承载力提高,节点耗能能力将随之增强。

      • 1
    • 两河口超高心墙堆石坝三维非线性地震反应分析

      杨星, 余挺, 金伟, 朱先文

      我国水能资源主要集中在西部地区,西部地区同时又是我国地震的强震区,位于西部强震区的高土石坝的抗震安全是我国水电开发最突出的问题之一。基于《水电工程水工建筑物抗震设计规范》(NB 35047-2015)的有关规定,采用设定地震场地相关设计反应谱生成的地震动时程,对两河口超高心墙堆石坝进行三维非线性地震反应分析。研究结果表明:位于V形河谷中的两河口超高心墙堆石坝坝体加速度在4/5坝高以上、1/3坝轴线长度范围内的河谷中部放大效应显著,表现出明显的“鞭梢效应”和三维河谷效应。在此基础上,提出了两河口超高心墙堆石坝的抗震加固范围。

      • 1
    • BFRP筋混凝土梁剪切破坏及尺寸效应研究:骨料粒径影响

      金浏, 陆凯, 宋博, 蒋轩昂, 杜修力

      粗骨料是混凝土材料的组成部分之一,其粒径的变化会影响混凝土梁中骨料咬合作用对抗剪承载力的贡献。为研究粗骨料粒径对玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋混凝土梁剪切破坏行为及尺寸效应规律的影响,从细观尺度出发,建立了BFRP筋无腹筋混凝土梁细观尺度数值分析模型,模拟分析了构件尺寸和粗骨料粒径对BFRP筋混凝土梁剪切破坏模式和抗剪强度的影响。研究发现:随着最大粗骨料粒径的增大,BFRP筋混凝土梁的抗剪承载力提高,且梁的剪切尺寸效应被削弱。根据最大粗骨料粒径对BFRP筋混凝土梁抗剪强度的影响机制与规律,结合断裂力学尺寸效应律,建立了BFRP筋混凝土梁抗剪强度尺寸效应理论公式,并与模拟结果和试验数据进行对比,验证了该公式的准确性和合理性。

      • 1
    • 变荷载下考虑起始比降与连续排水边界的固结解

      李全军, 陈余, 金丹丹, 李传勋

      采用连续排水边界的必要性以及软黏土中水的渗流存在着起始水力坡降(i0)的试验现象已逐渐被认识,但变荷载下同时考虑连续排水边界条件和起始水力坡降的一维固结解析解还鲜见报道。基于此,本文针对外荷载随时间逐渐增加的实际,建立了变荷载下同时考虑连续排水边界和起始水力坡降的固结模型。采用傅里叶变换及拉普拉斯变换获得模型的近似解析解,利用该解答分析了动边界移动规律、超静孔隙水压力随时间消散规律以及平均固结度的增长规律。结果表明,在加载速率不变下,起始水力坡降下排水面透水情况对固结性状的影响与其在达西定律下相同,透水情况越好,孔压消散速率越快;透水情况越差,超静孔隙水压力消散速度越慢。连续排水条件下起始水力坡降i0对固结性状影响与完全透水边界下相比无明显改变,i0越大,移动边界到达土层底部的时间越长,固结完成时土中残留的超静孔压越大,按孔压定义的平均固结度越小;i0值越小,移动边界到达土层底部的时间越短,固结完成时土中残留的超静孔压越小,按孔压定义的平均固结度越大。在起始水力坡降和边界排水条件不变的情况下,随着加载时间的增大,超静孔隙水压力峰值越小,超静孔隙水压力达到峰值的时间越长,但加载时间对超静孔压残留值及按孔压定义的最终平均固结度无影响。

      • 1
    • 钢渣-杂填土基层材料配合比优化试验研究

      黄伟, 张耄耋, 叶雨尘, 赵鲁卿, 王宗森

      以杂填土、钢渣、矿渣微粉为原料,采用土体固化技术混拌制备钢渣-杂填土基层材料。在此基础上开展钢渣、混凝土破碎料、素土等主料对基层材料强度耦合影响试验,构建回归模型,最终得到主料最优掺入比例为:钢渣51.98%,混凝土破碎料28.44%,素土19.57%。对最优配合比开展验证试验,得到7d无侧限抗压强度为11.55MPa,28d间接抗拉强度为2.026MPa,与回归模型预测值误差小于2%。采用正交试验对各掺料配合比进行试验研究,结果表明:正交试验与主料耦合影响试验最优结果基本一致,得到最优配合比为50%钢渣、50%杂填土(混凝土破碎料:素土=6:4),外掺5%水泥、钢渣40%的矿渣微粉、0.02%土壤固化剂,其7d无侧限抗压强度为11.93MPa,28d间接抗拉强度2.050MPa。钢渣-杂填土最优配合比试件强度随龄期增长显著提升,90d无侧限抗压强度达7d时的2.27倍;30d高温水浴膨胀率观测结果仅为1.03%。X射线衍射分析(XRD)及电子显微镜扫描(SEM)测试表明:矿渣微粉中SiO2与钢渣中f-CaO反应生成水化硅酸钙凝胶(C-S-H)及土壤固化剂对土体的改性作用是解决钢渣膨胀的关键;混凝土破碎料及钢渣在钢渣-杂填土结构中起到骨架和支撑作用,同时发现C-S-H凝胶随龄期逐渐生成,最终形成珊瑚状、片状结构,有效提高钢渣-杂填土基层材料密实度,使得其强度不断增长。

      • 1
    • 新型承重围护保温一体化墙体抗震性能试验研究

      周学军, 王兴博, 刘哲, 王振, 李泉, 咸国栋

      为实现钢结构装配式住宅承重围护保温一体化的目标,提出一种设置暗支撑的承重围护保温一体化墙体。墙体内部为支撑钢框架,填充发泡水泥等保温隔热材料,外部设置双向钢筋网并浇注砂浆层作保护层。框架内填充发泡水泥对结构的水平承载力和抗侧刚度有较大影响,以暗支撑设置、墙体高宽比为变化参数,对6榀单层单跨承重围护保温一体化墙体进行低周反复加载试验,得到了各试件的水平承载力、抗侧刚度、滞回特性。研究结果表明:设置暗支撑能够明显提高新型承重围护保温一体化墙体的水平承载力和抗侧刚度;相比纯钢框架,新型承重围护保温一体化墙体具有更高的水平承载力和抗侧刚度,其耗能能力和变形能力也更好;高宽比对墙体抗侧性能影响显著,高宽比越大,墙体的水平承载力、抗侧刚度、耗能能力越小。给出了新型承重围护保温一体化墙体的水平承载力计算公式,计算结果与试验结果符合较好。

      • 1
    • 高液限土路基弯沉控制方法及应用

      张锐, 成先阳, 曾重驰, 任天锃, 刘闯

      为解决高液限土路基填筑中弯沉难控制的问题,根据刚度补偿理论和弯沉等效原则,以弯沉为控制目标,提出了高液限土路基弯沉控制方法。该方法以下路堤回弹模量、路基各层顶面回弹模量和填筑厚度为计算参数,通过理论计算得到各层填料所需的材料模量,结合室内试验结果选择合适的填料,确定路基弯沉控制的填筑方案,并可根据路基现场施工效果,动态调整填筑方案。以海南国道G360公路为依托工程,依据该法制定方案铺筑试验路,并进行现场试验验证。试验结果表明,路基顶面弯沉满足验收要求,且与验收值误差较小。该法可有效控制路基弯沉,指导高液限土路基施工与质量控制。

      • 1
    • 装配式混凝土梁柱半刚性节点抗震性能研究

      李正英, 鲁万卿, 黄延铮, 何欢

      为研究装配式混凝土框架节点的抗震性能,提出一种端板螺栓连接梁柱节点形式,设计节点试件并对其进行了拟静力试验研究,和现浇混凝土框架节点试验进行对比,考察了试验节点的破坏形式、承载能力以及耗能能力和位移延性等抗震性能指标;采用有限元程序模拟试验节点的受力性能,验证模型的准确性。结果表明:现浇节点以梁端截面形成塑性铰耗能,破坏时梁端截面发生弯剪破坏,柱和节点均出现裂缝;端板螺栓连接半刚性节点主要以梁柱之间发生相对转角耗能,最终由于梁端截面混凝土材料强度不足而发生破坏,而柱保持完好,可通过更换高强螺栓和预制梁快速修复节点;本文提出的端板螺栓连接节点可以满足钢筋混凝土结构的耗能和延性要求,其梁内钢筋、预埋的端板和混凝土是否能够协同工作,对节点的受力性能有较大影响。

      • 1
    • 考虑滑移效应的体外预应力波形钢腹板梁桥应力增量研究

      杨美良, 樊林杰, 袁以鑫, 刘阳帆

      体外预应力筋的应力增量是波形钢腹板梁桥理论中至关重要的一环。在目前已有的应力增量计算方法中,适用于波形钢腹板梁桥的方法相对较少,尤其是考虑预应力筋滑移效应的更少。为研究适用于波形钢腹板组合梁体外预应力筋应力增量的计算公式,本文考虑在转向块处体外预应力筋与混凝土之间的滑移效应的影响,通过分析预应力筋的变形和结构整体变形的几何关系,推导出对称荷载作用下的应力增量计算公式。结合现有的试验数据,利用Ansys建立了实体模型,使用非线性弹簧单元Combin39,来实现预应力筋的滑移效应;并将所求得的计算值与试验值和模型值进行比对分析。结果表明:(1)推导的应力增量公式计算值与波形钢腹板组合梁试验值吻合情况较好,验证了本文方法的适用性。(2)考虑滑移效应的影响时,结构的整体挠度和应力增量随之增大,承载能力随之降低。

      • 1
    • 冻融环境下混凝土经时抗压强度研究

      杨松, 郑山锁, 明铭, 郑跃

      随着服役龄期的增加,在役建筑结构的混凝土强度表现出多龄期退化的特性。针对冻融环境下混凝土的经时抗压强度的变化规律进行了深入的研究。采用超声回弹综合法并进行钻芯修正对哈尔滨、吉林及其周边县市的在役建筑结构进行了实地检测,获得混凝土抗压强度数据924组。对实测强度数据进行归一化及归并处理,并采用Kolmogorov-Smirnov非参数检验对所有子样本进行假设检验,检测结果显示各子样本均服从正态分布。在此基础上,建立了冻融环境下混凝土相对抗压强度均值及标准差随龄期的变化关系模型,为在役多龄期建筑实行全面震害模拟与评估提供可靠的研究基础。

      • 1
    • 湿-干循环作用下脱湿红土的无侧限抗压强度特性研究

      唐芸黎, 黄英, 贺登芳, 南海宇

      本文以云南红土为研究对象,以湿-干循环作为控制条件,考虑湿-干循环次数、初始含水率、干密度三个影响因素,进行室内无侧限抗压强度试验,研究了湿-干循环作用下脱湿红土的无侧限抗压强度与湿-干循环次数、初始含水率、干密度的关系。结果表明:经过湿-干循环作用,脱湿红土的应力-应变关系曲线呈典型的应变软化型特征。相比湿-干循环前,湿-干循环后红土的应力?应变关系曲线的应变软化特征更为明显,无侧限抗压强度提高,且随着湿-干循环次数的增大,脱湿红土的无侧限抗压强度减小。不同初始含水率、干密度下,脱湿红土的应力?应变关系曲线均呈应变软化型;随初始含水率的增大,湿-干循环前,素红土的无侧限抗压强度减小,相对应的峰值应变增大;湿-干循环后,脱湿红土的无侧限抗压强度增大,相对应的峰值应变增大。随干密度的增大,湿-干循环前后红土的无侧限抗压强度均增大,相对应的峰值应变也呈增大的变化趋势。

      • 1
    • 能源桩传热特性与热-力响应研究综述

      谢金利, 李颖鹏, 蒙相霖, 覃英宏, 谭康豪, 张星月

      在气候变暖日益加剧的背景下,开发和利用新能源是全球趋势,而地热能作为一种清洁能源引起了广泛关注。地源热泵系统(GSHP)可有效地开发和利用地热能。能源桩作为地源热泵系统(GSHP)的一个新形式,具有传导热量及承担上部载荷的双重功能。围绕传热性能和热—力响应两个核心问题,对能源桩的适用性和安全性进行系统地分析。首先介绍了能源桩的研究背景及研究意义,阐述了能源桩传热性能的影响因素及机理,分析了能源桩热—力耦合状态下的结构响应,总结了目前国内外传热、承载力模型的研究现状并进行简要分析和评价。最后,提出了能源桩下一步的研究建议与展望。

      • 1
    • 钢-混组合加固梁承载能力试验研究

      林佳辉, 张爱军, 朱旦, 杨康华, 沈鑫涛, 谢旭

      针对外包钢板的钢-混组合结构加固方法中结合面传力机理以及植筋、剪力钉数量对结构承载能力影响问题,开展了6组植筋、剪力钉布置不同的钢板-混凝土组合加固梁弯曲试验,比较了植筋、剪力钉布置间距对构件的力学行为和承载能力的影响;根据试验数据以及构件的破坏形态分析了钢-混结合面的工作机理和破坏机理。试验结果表明:相对于加固结构刚度较大的外包钢板加固法,利用刚度较大的外包钢板对结构进行加固,对结合面的强度要求高,通过灌浆料连接植筋、剪力钉的方式很难满足钢-混结构变形一致的要求,在一定范围内增减剪力钉数量对加固结构的刚度和极限承载力基本没有影响,但可以防止钢板早期发生局部失稳,发挥外包钢板的刚度和承载能力的作用。

      • 1
    • 形状记忆合金丝加固古塔墙体抗震性能试验研究

      谢启芳, 浩文明, 徐敦峰, 王越众

      针对砖石古塔墙体抗震性能差的问题,提出了采用形状记忆合金丝(SMA丝)对古塔墙体进行抗震加固的新技术。为研究其加固效果,首先对SMA丝进行了力学性能测试,分析应变幅值对其耗能的影响,并通过SMA丝加卸载训练使其保持稳定的完全超弹性状态,接着通过2片SMA丝加固古塔墙体模型(1片完好墙体和1片损伤墙体)和1片未加固古塔墙体模型的拟静力试验,研究了SMA丝加固对古塔墙体破坏形态、滞回性能、承载力、变形能力、刚度退化规律、延性及耗能能力等抗震性能的影响。试验结果表明:采用SMA丝加固古塔墙体虽未改变墙体的破坏模式,但在一定程度上可改善其脆性破坏,可显著提高墙体的承载力和耗能能力,有效限制墙体的剪切变形,延缓墙体的开裂和刚度退化,与未加固墙体相比,SMA丝加固墙体的承载力和极限位移分别提高了16.92%和22.66%,SMA丝加固损伤墙体的承载力和变形能力甚至超过了完好墙体,但其弹性段和开裂段刚度和承载力明显低于完好墙体。

      • 1
    • 传统多高层楼阁式木塔摇摆侧剪行为分析

      吴亚杰, 宋晓滨

      随着中国文化自信的提升和优秀传统文化的弘扬,传统多高层楼阁式木塔的结构设计和抗震性能持续受到关注。本文首先提出了楼阁式木塔建模方法,利用某七层唐风木塔振动台模型试验结果验证了其有效性,在此基础上,开展了结构摇摆分量和侧剪分量的变化对传统多高层楼阁式木塔抗震性能的影响分析。研究结果表明:增加结构的侧剪分量能增强结构的刚度、减小结构在不同地震强度下的位移反应,但同时增大结构的加速度放大系数和层间剪力;提高结构的摇摆分量会增强结构在强震作用下的非线性反应,随着地震强度的增加,结构下部楼层加速度放大系数、层间位移角和层架剪力均增大。研究成果对多高层古建筑木结构的保护以及新建仿古木结构的设计具有重要参考意义。

      • 1
    • FRP筋与混凝土粘结性能研究进展及本构模型改进

      张望喜, 胡彬彬, 易伟建

      近年来,FRP(纤维增强聚合物)筋代替钢筋在混凝土结构中得到越来越广泛的应用。与钢筋相比,FRP筋具有各向异性、非均质、表面形式不同等特性,这导致FRP筋与混凝土之间的粘结机制不同于钢筋与混凝土。为全面地了解FRP筋与混凝土之间的粘结性能,收集并建立了由342个拉拔试验试件组成的数据库,分析了粘结性能与各因素之间的关系,对没有达成一致结论的观点进行了补充和讨论,分析了高温、冻融循环、电解质溶液对FRP筋与混凝土粘结性能的影响。同时,校核了常用的粘结滑移本构模型的计算精度,基于建立的试验数据库,建立了新的精度更高的粘结滑移本构上升段表达式,为理论计算、数值模拟及工程应用提供基础。

      • 1
    • GFRP-RPC双层交通组合梁桥的弹性试验与分析

      祝明桥, 李军, 李志彬

      本文设计出一种面向双层交通的GFRP-RPC组合梁桥,该桥梁首先由GFRP材质的两榀桁架及带肋平板通过胶栓混合连接而成,再通过浇筑自密实RPC混凝土最终形成组合梁桥整体。本文对该组合梁桥缩尺模型(1:8)进行了多工况的拟静力加载试验和有限元分析,对其弹性工作性能进行了初步研究。结果表明:(1)浇筑RPC后,梁桥的刚度约提高2.6倍,表明此类GFRP、混凝土组合形式有利于结构受力合理。下部加载时,梁桥变形约增大10%,对结构较不利;(2)浇筑RPC后,弦杆受力符合平截面假定,组合结构受力更加合理;(3)上、下弦杆分别为压弯、拉弯受力状态。上、下部加载时,下弦杆拉应力分别约为上弦杆的1.5倍和2.5倍,下弦杆为薄弱弦杆;(4)斜腹杆受拉,直腹杆基本呈受压状态,上、下加载方式影响直腹杆受力形式,下部承载宜考虑局部拉压应力较大设计;(5)顶板侧面混凝土受压,底板侧面混凝土受拉。腹杆设置有利于板面混凝土均匀受力。

      • 1
    • 基于小波变换的GASVM-ARMA模型在深基坑变形预测中的应用

      牛帅星, 李庶林, 刘胤池, 安树正, 黄玉仁

      为了提高深基坑施工过程中的变形预测的准确度,本文提出了一种基于小波变换分解与重构,采用遗传算法优化参数的支持向量机(GASVM)和自回归滑动平均(ARMA)模型相结合的组合模型预测方法。本文使用GASVM模型对小波分解后的趋势项进行一步预测和多步滚动预测,使用ARMA模型相应地对随机项预测,将预测值求和得到最终预测结果。最后,以某地铁车站深基坑为案例,对其三个监测点的支护桩深层水平位移预测分析,得到其一步预测的短期预测值和多步滚动预测的中长期预测值,并与单一采用GASVM模型的预测值进行对比。结果表明,本文组合模型有效减小了预测误差,在短期和中长期预测中均取得了令人满意的结果。

      • 1
    • 木结构榫卯节点抗震性能及加固对比试验研究

      金昱成, 苏何先, 潘文, 何颖成, 杜杰伟, 付高攀

      为研究不同加固措施对木结构榫卯节点抗震性能的影响,参照西南地区传统木结构典型榫卯节点做法,制作透榫、半榫和燕尾榫三类共五组榫卯节点试件开展节点拟静力试验,其中四组分别采用扒钉、钢板和木条(两组)加固。对比研究加固与非加固节点试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、节点拔榫量和耗能能力等抗震性能参数。试验结果表明:未加固榫卯节点的主要破坏形态是榫头卯口挤压开裂、榫头拔出,加固节点主要以扒钉断裂、钢板弯扭屈服和木条断裂而破坏;所有加固措施均能有效提升节点承载力和降低节点拔榫,加固节点拔榫量降低比例均超过5%;与扒钉、钢板加固相比,采用木条加固对节点承载力提升效果最为显著,加固后半榫和燕尾榫节点负向承载力提高超过10倍。同时,木条加固半榫节点的耗能能力提升超过2.6倍,扒钉、钢板加固节点也能明显提升其耗能能力。

      • 1
    • 自锚式悬索桥断索动力冲击效应模型试验研究

      叶毅, 任阳阳, 邓余杰, 陈鹏飞, 郭琦

      为探讨自锚式悬索桥在吊索瞬时破断作用下的动力冲击效应,以某在役自锚式悬索桥为背景并基于刚度相似理论建立了1:80的缩尺试验模型,进行了不同区段内吊索的断索动力冲击效应模型试验。试验表明:不同区段吊索破断引起的冲击效应不同;断索会引起与破断吊索同侧同跨的相邻吊索区域内的动态内力重分布且动力冲击效应明显;与瞬断吊索紧邻的两根吊索中,较长吊索的动力冲击系数(DIF)和动力放大系数(DAF)均较大,其动力冲击效应和冲击作用敏感性更高;瞬断工况下的吊索拉力动态响应峰值较断索前普遍会达到2倍以上,吊索的安全储备明显较低。相邻吊索在断索作用下的动力冲击效应显著,若相邻吊索存在腐蚀等缺陷,极易导致桥梁连续性断索,严重影响桥梁安全。

      • 1
    • 基于响应面优化的常压等离子体染料废水高效处理

      曹力, 付世建

      常压等离子体技术近几十年在水处理领域得到了快速发展,具有较好的应用前景,但工业化应用还需降低运行能耗、提高处理效率。本文以结构复杂、性质稳定的亚甲基蓝模拟染料废水作为实验研究对象,采用易于工业化推广的常压条件下空气介质阻挡放电水处理反应器。研究了放电电压、空气体积流量、初始浓度、初始pH、初始电导率对亚甲基蓝废水处理效果的影响,同时定量分析了.OH 在介质阻挡放电反应器处理亚甲基蓝废水过程中的贡献。研究进一步采用Box-Behnken响应面法,找到了系统的最佳运行参数:初始pH=4、放电电压13kV、初始浓度100mg/L。结果表明,该装置可以有效地处理亚甲基蓝废水,且在最优条件下放电15min,MB降解率95.39%,能量效率14.87g/(kWh),反应速率常数0.2026min-1,溶液COD值降低了62.63%,色度变化也较为明显,说明该装置可以工业化应用于有机染料废水的处理。

      • 1
    • 锌改性煤矸石的制备及其对废水中磷酸盐的吸附去除研究

      张给禄

      煤矸石是我国排放量最大的工业固废之一,其作为吸附剂在废水处理领域广泛应用。但天然煤矸石内部含有大量的结晶水和黏土矿物杂质,若直接利用天然煤矸石处理废水,则存在效率低、时间长、投加量大等问题。本实验采用ZnCl2对煤矸石进行改性,减少了煤矸石内部的结晶水和黏土矿物杂质,增加了煤矸石的比表面积,提高了处理效率,降低了处理成本。通过不同条件下的改性实验,得到改性煤矸石,同时与原煤矸石相比,其结构和化学成分均发生改变,ZnO代替SiO2成为锌改性煤矸石的主要化学组成,Zn2+负载聚集在煤矸石表面,增加了煤矸石的比表面积,改变了煤矸石内部结构,提高了煤矸石作为吸附剂处理含磷废水的能力。通过锌改性煤矸石吸附处理50mg/L含磷模拟废水,得出了最佳吸附条件为:锌改性煤矸石投加量为1g/L、pH为5、温度为30℃。此外Ca2+和Mg2+能够促进锌改性煤矸石对磷酸盐的吸附效果。本实验的研究对煤矸石的资源化利用和含磷废水的处理具有重要意义。

      • 1
    • 钢筋混凝土梁火灾损伤的多元信息融合模型研究

      魏国海, 刘才玮, 曹永升, 刘朝峰, 张天亮, 修杨

      为全面准确地评估钢筋混凝土梁的火灾损伤状态,结合火灾试验和数值仿真多元信息,提出了钢筋混凝土梁(RC梁)火灾损伤综合评估的MTOPSIS-GRA模型。首先,通过10根T型梁的火灾高温试验、振动测试和静载试验,获取其热力学特性衰变等信息,并与ANSYS数值仿真计算对比分析;其次,构建一套由灾后表观特征、表面最高温度、持续受火时间、承载力折减、刚度折减、基频衰减等组成的RC梁火灾损伤评估指标体系,初步确定评估指标体系的量化分级标准,以组合形式优化层次分析法和熵权法确定的指标权重,引入改进的接近理想解法(modified technique for order preference by similarity to ideal solution, MTOPSIS)与灰色关联度分析(grey relational analysis, GRA),建立RC梁火灾损伤综合评估的MTOPSIS-GRA模型;最后,将该方法应用于火灾后RC梁损伤评估,并与火灾后建筑结构鉴定标准方法、试验实际情况进行对比分析。结果表明,本文方法评估结果与标准评估结果基本一致,但其能够较全面准确的评估结构损伤状态,为后续损伤评估及加固修复提供可靠依据。

      • 1
    • 基于木材弹塑性损伤本构的古建木结构残损梁柱构件非线性分析

      张利朋, 谢启芳, 吴亚杰, 刘伊津

      局部糟朽、虫蛀在古建筑梁柱构件中普遍存在,采用数值模拟方法分析其受力性能意义重大。在连续介质力学和损伤力学框架内,建立了木材的弹塑性损伤本构模型,并基于ABAQUS的用户材料开发接口UMAT进行了本构模型的二次开发,通过模拟已有文献中的三点受弯木梁试验,对本构模型的正确性进行了验证。通过人工预制局部开槽的方式模拟了实际古建筑木结构中梁柱构件的局部糟朽和局部虫蛀,基于所开发的本构模型,建立了相应的有限元模型,并通过课题组已有试验验证了模型的正确性。研究结果表明,所建木材的弹塑性损伤本构模型和木梁木柱的有限元模型,可较好地反映残损梁柱构件在受力过程中的非线性受力和损伤演化行为。

      • 1
    • 木结构古建筑槛窗木构架抗震性能及价值损伤研究

      郇君虹, 郭小东, 马东辉, 管忠正

      为了研究木结构古建筑带内部填充木框架的抗震性能和价值损伤规律,选取清式木结构古建筑中广泛应用的槛窗木构架为研究对象,制作了缩尺比例为1:2的试验模型进行了低周往复试验。分析了槛窗木构架的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化规律和耗能能力。试验结果表明:槛窗木构架滞回曲线有明显的“捏缩效应”,随着加载位移的增大和加载循环次数的增多这种效应就越明显;试验过程中墙体首先发生破坏,而后随着加载的进行墙体破坏逐渐加剧,木构件出现拔榫,棂条劈裂等破坏。墙体对木构架的刚度影响较大。在此基础上结合槛窗木构架可能存在的价值点,建议了基于价值的损伤评价指标,为古建筑的修复、加固和价值损伤评估提供参考。

      • 1
    • 毛竹内嵌杉木的螺栓连接抗拉力学性能

      聂诗东, 罗杨, 冉松, 吴迪, 王辉, 程睿

      在竹结构中柱脚一般会出现受拉荷载,针对这种现象提出了一种内嵌杉木的毛竹螺栓连接形式,因此,设计了15个内嵌杉木的毛竹螺栓连接试件并进行了轴向拉伸试验。首先根据Karacabeyli-Ceccotti建议的50%极限荷载法确定了试件的屈服荷载和屈服位移,其次阐述了荷载-位移曲线中不同变形阶段的特征,最后分析了螺栓直径和螺孔端距对连接试件的承载力和破坏模式的影响。结果表明该连接具有一定的承载力和变形能力,连接承载力随着螺杆直径增大而增大。连接在受拉时荷载-位移曲线具有两个弹性段,且第二弹性阶段存在刚度下降。连接的三种破坏模式为螺杆弯坏、竹壁剪出和竹壁开裂,失效模式由螺孔端距和螺杆直径控制。基于简化力学模型推导的公式能近似地预测连接承载力,为这类节点的设计提供参考。

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    • 古建筑木结构的承载及抗震机理

      杨庆山

      本文从古建筑木结构的材料劣化损伤、材性衰退、柱脚节点、榫卯节点缝隙与性能、斗栱性能,构架性能等几个方面探讨古建筑木结构的承载机理。从宏观和微观尺度分析古建木构材料性能,提出了构件层次的古木材性时变模型;建立了木柱摇摆-抬升的力学模型及精细化分析方法;建立榫卯节点缝隙概率分布模型,构建了榫卯节点模型及分析方法;分析了单朵斗栱力学性能及斗栱层的协同作用;通过摇摆木构架的实验和理论分析总结了节点摩擦耗能、重屋盖高位储能、构架长周期摇摆释能的综合抗震机理,可为古建木构的进一步研究和保护提供借鉴。 关键词:古建筑木结构;材性劣化;柱脚节点;缝隙统计;榫卯节点;斗栱;摇摆构架

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    • 疏浚土配制喷播绿化基质的配比研究

      梅岭, 陈虞祥, 王雷, 夏宇昂, 陈正

      航道疏浚土与日俱增,利用疏浚土配制喷播基质运用于坡面绿化,可以实现疏浚土的资源化利用。以疏浚土为主要试验材料,采用L25(53)正交试验设计,在疏浚土中添加不同比例的PAM、SAP、稻草秸秆进行改良,并种植高羊茅进行盆栽试验,测定了各试验组的物理结构特征、水分特征、化学性质、高羊茅出苗率等指标,分析了PAM、SAP、稻草秸秆对疏浚土的影响,通过主成分分析法综合评价,得到了基于疏浚土配制绿化喷播基质配比。结果表明:在疏浚土中加入SAP显著改善了疏浚土的孔隙特性,降低土壤容重,提高疏浚土的持水能力;适量的PAM可以提高疏浚土中铵态氮的保留量,促进高羊茅种子的发芽,过量的PAM会抑制高羊茅种子的发芽;秸秆显著提高了疏浚土的养分含量,降低疏浚土的pH值;基质的最佳配比为每kg疏浚土内添SAP 6g、PAM 0.5g 、秸秆35g。用疏浚土替代喷播基质中的壤土,既可缓解土壤资源紧缺,也为疏浚土资源化利用开辟新途径。

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    • 故宫同道堂木结构的残损分析及保护建议

      秦术杰, 杨娜, 曹宝珠, 董金爽

      古建木结构是华夏民族的宝贵财富,但历经数百年服役后存在不同类型和程度的残损现象,降低结构的安全性能。本文选取北京故宫内的同道堂为对象,通过现场勘查和残损分析,获得结构柱框层、斗栱层和梁架层中典型的残损类型、特征、影响、数量和分布规律,并对其残损成因进行归纳,提出相应的保护建议。研究结果表明:结构的残损类型主要包括构件开裂、糟朽、缺失、歪闪、分离和榫卯节点拔榫等,其中斗栱层残损状况最为复杂和严重;结构残损成因可归纳为材性退化和木材缺陷、生物侵蚀和自然环境变化、长期复杂的荷载效应以及不合理的修缮措施;建立结构健康监测系统、加强生物病害防治、推进木结构力学性能的基础研究等是古建筑保护和修缮的重要基础和手段。

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    • 考虑台基影响的应县木塔地震响应分析

      薛建阳, 吴晨伟, 翟磊, 王瑞鹏, 马林林

      为研究台基对应县木塔地震响应的影响,采用ANSYS有限元软件建立了八角形台基、上部木结构及考虑台基影响的应县木塔整体结构有限元模型,采用模态分析法得到了模型的自振频率及周期。分析得到了上部木结构的弱水平刚度方向,并对上部木结构和考虑台基影响的整体结构模型输入地震波激励,对比分析了两种模型的地震响应。结果表明:八角形台基的频率较高且各阶频率比较接近,且当上部木结构的高阶频率与台基频率接近时,台基对上部木结构动力特性有较大影响。木塔东西方向为弱水平刚度方向。相比其它地震波激励,当长周期Tianjin波激励时,上部木结构和考虑台基影响的整体结构模型的加速度和位移响应更大。随输入激励的峰值加速度增大,模型结构动力系数呈减小趋势。在相同峰值加速度的同种地震波的激励下,考虑台基影响的整体结构的加速度和位移响应均大于上部木结构。

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    • 钢桥面板-纵肋双面焊缝疲劳裂纹应力强度因子研究

      张亚海, 郭宝圣, 张卫国, 陈方怀

      双面焊有望改善顶板-纵肋焊接构造细节的疲劳抗力,而初始焊接缺陷是影响该类构造细节疲劳性能的关键因素。基于断裂力学理论,采用FRANC3D-ABAQUS交互技术建立了含初始裂纹的钢桥面板多尺度有限元模型,研究顶板-纵肋连接焊缝疲劳裂纹应力强度因子。分析了焊缝熔透率、顶板厚度、初始裂纹形状比等对双面焊缝疲劳裂纹应力强度因子的影响规律。结果表明:钢桥面板-纵肋连接焊缝细节处疲劳裂纹为I型主导的I-II-III型复合型疲劳裂纹;双面焊缝顶板焊根处疲劳裂纹应力强度因子最大值比单面焊缝小64.3%,改善了顶板-纵肋焊缝的疲劳性能;焊缝熔透率对顶板-纵肋双面焊接细节疲劳裂纹应力强度因子影响较小;加厚顶板显著降低顶板-纵肋双面焊接细节疲劳裂纹应力强度因子;随着初始裂纹形状比增大,裂纹应力强度因子减小。

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    • 富水砂卵石地层地铁联络横通道人工冻结数值分析

      文彦鑫, 伍旺, 郭治岳, 宋修元, 尹红, 蒋辉, 晏启祥

      人工地层冻结法作为一种常用的土层加固方法,被广泛应用于煤矿、地铁等地下结构工程中。成都地区的砂卵石地层含水量丰富,渗透系数大,在砂卵石地层中实施冻结法难度更大。本文以成都地铁10号线某隧道区间为工程依托,研究了在砂卵石地层中采用人工冻结法修建联络横通道的问题。首先对冻结工程进行现场监测,其次根据冻结管实际布置形式建立考虑冰水相变的非线性三维弹塑性热-力耦合数值模型,然后通过现场监测和数值模拟两种手段对积极冻结期温度场和位移场的发展及分布规律进行研究。研究结果表明:数值模拟结果与现场监测数据吻合较好,建立的数值模型比较可靠;冻结壁交圈时间是冻胀变形快速增长的临界时间点,交圈时间约为25天;冻结壁交圈时间约为25天,冻结43.7天时冻结壁厚度达到2m,在37.8天时冻结壁内平均温度达到-10°C℃,满足后续开挖施工要求。研究手段和结果可为今后砂卵石地层中人工冻结工程提供一定的借鉴。

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    • 基于标贯试验的砂土液化概率判别法

      肖诗豪, 程小久, 汪华安, 张洁

      合理地对建设场地进行液化判别是降低液化灾害的基础。我国规范通过比较标贯击数临界值与实测标贯击数值的相对大小来判别砂土液化,但由于建立经验判别准则的过程中存在大量的不确定性因素,导致这种确定性方法不是衡量砂土液化的准确指标。针对这种情况,本文基于我国大陆地区标贯试验的液化案例库,利用极大似然法对四种广义线性模型进行参数标定,建立了适用于我国大陆地区的液化概率判别模型。结果表明,当液化概率较小时,四种广义线性模型的差异显著;当液化概率在30%~70%之间时,四种模型的预测结果相近。模型比较表明,Log-log模型对案例库的拟合效果最好,由此给出了基于Log-log模型的液化概率计算公式及指定液化概率下的标贯击数临界值计算公式。回判分析表明,本文提出的液化概率判别模型的总体回判成功率高于现行建筑抗震设计规范。

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    • 边坡支挡结构荷载的分项系数计算方法

      王桂林, 陈瑶, 杨洋

      边坡岩土参数的变异性较大,导致支挡结构荷载的确定较困难。目前常用的单一系数设计法无法较好地确定安全裕度,而可靠度分析方法虽然可靠度高,但计算复杂繁琐。分项系数法作为单一系数法向可靠度分析法的过渡,既考虑了概率,且计算简单,但在边坡方面的应用研究还较少。本文基于极限状态方程,将抗剪强度参数视为随机变量,采用一般分离法,推导了边坡支挡结构荷载的分项系数以及荷载值计算公式,并进行算例求解,与可靠度分析法进行对比。结果表明:目标可靠指标βT的取值对支挡结构设计有重要影响;支挡后的边坡可靠指标与目标可靠指标存在一定偏差:对于单一滑面边坡,偏差在6%以内,对于折线型滑面边坡,则偏差较大。

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    • 注浆水平纠偏的作用规律与影响因素研究

      程雪松, 高洁, 潘军, 白如冰, 郑刚

      注浆法作为补偿地层沉降的手段已取得广泛应用,目前的研究方向主要集中于注浆原理以及工程沉降纠偏等方面,对于土体参数、注浆参数对隧道水平位移控制效果的影响缺少系统研究。因此,本文基于天津某工程一现场注浆试验,采用应变法模拟注浆过程,研究了土质条件、注浆量、注浆距离、注浆长度以及注浆深度对注浆水平纠偏效果的影响。结果表明,注浆引起的土体最大水平位移位于注浆体顶部附近;土体强度、刚度参数对注浆效果影响不大,说明注浆控制水平位移的适用性较广泛;距离注浆点较近的土体水平位移随注浆量增加增长较快,较远时增长较慢,且土体水平位移随注浆距离增加衰减迅速,因此应尽量缩短注浆点与纠偏对象的距离;注浆长度较小时注浆作用范围集中且土体最大位移值较大,反之注浆作用较为分散均匀,应根据注浆距离和纠偏对象在深度上的范围选择注浆长度,最大化发挥注浆纠偏效果。

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    • 建筑空调能耗关键变量通用提取方法及工具的开发

      沙华晶, 许鹏, 钟文智, 李云飞

      建筑空调能耗关键变量是所有可能对建筑空调能耗产生影响的变量中起决定性作用的少数变量。关键变量的确定对于目前常用的两类能耗预测模型(即白箱模型和黑箱模型)都非常重要,基于关键变量而非全部变量建立模型可大大简化建模过程但不过度损失模型精度,并且有助于防止模型过拟合。关键变量的确定是比较复杂的过程,并且容易受到初始边界条件的影响。本文提出了一种关键变量通用提取方法,该方法分别对空调负荷相关和系统相关的特征进行分析,采用Morris法和回归法两种敏感性分析方法从初始变量集中提取出关键变量,并基于Python和Eppy开发了关键变量自动提取工具,该工具适用于不同气候区的各类建筑。案例分析结果表明,使用本文所提方法提取的关键变量集可以用少数变量较准确地描述空调能耗变化。

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    • 基于β-屈服函数的炭质泥页岩统一硬化模型

      崔凯, 胡斌, 崔阿能, 马利遥, 刘杨, 祝鑫

      炭质泥页岩普遍存在于我国西南地区的矿山高边坡的软弱夹层中,在雨水浸润作用下容易发生劣化,进而对矿山高边坡的稳定性产生不利的影响。炭质泥页岩材质分布较为均匀且具有较好的连续性,在复杂加载条件下会发生延性破坏,并且包含应变软化和剪胀特性。本文将炭质泥页岩视作超固结黏土并建立了能够合理描述其力学行为的修正统一硬化模型。该模型首先对修正剑桥模型的剪胀方程进行了必要的修正以更为准确的描述炭质泥页岩的剪胀特性,在此基础上提出了β-屈服函数,借助该屈服函数,能够考虑炭质泥页岩屈服面几何形状对模型计算结果的影响。此外,该模型假定在任意加载时刻炭质泥页岩当前的应力状态点始终位于下加载面上,并且初始超固结比会对炭质泥页岩的剪胀特性产生影响。通过将模型计算结果与炭质泥页岩在排水压缩条件下的试验结果进行对比分析,取得了良好的拟合效果,表明本文所建立的模型能够对炭质泥页岩的力学特性进行合理的描述,为后续探究含炭质泥页岩软弱夹层的矿山高边坡的稳定性分析提供了重要的理论依据。

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    • 碳纤维增强速生杨胶合木梁受弯性能研究

      王玉镯, 马云鹏, 王兰芹, 李沣庭

      为了研究碳纤维增强速生杨胶合木梁的受弯性能,考虑不同配纤率和配纤位置等因素的影响,进行了梁的四点弯曲静力荷载试验;推导出了梁的极限弯矩理论计算公式。研究表明:相比纯胶合木梁,碳纤维增强胶合木梁的裂缝减少、裂缝宽度减小。增强后梁的弹性模量提高了28.02%~57.93%;极限荷载提高了16.47%~50.72%;初始抗弯刚度提高了11.58%~23.37%。在受拉区配碳纤维能提高试件的极限承载力和初始抗弯刚度,相比仅在受拉区配置碳纤维,在受拉区和受压区配置碳纤维布时,试件的承载力反而减小,但破坏时的挠度降低。试件受拉区配纤率宜介于0.0606%~1.0311%,能充分利用木材的塑性抗压性能。根据本文推导的受弯计算公式进行计算,试件极限弯矩的理论计算值和试验值吻合较好,其计算结果能较好地预测此类试件受弯时的极限弯矩。

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    • 木楔加固对松动透榫节点抗震性能影响研究

      贺俊筱, 王娟, 杨庆山, 韩淼, 刘永波

      为研究木楔加固对带缝隙的透榫节点在反复荷载作用下的受力性能的影响,制作了包括完好节点、松动节点及木楔加固节点的三组足尺透榫节点模型。通过试验室足尺试验对比分析了三组节点的变形特征和破坏特点,研究了节点的弯矩-转角滞回曲线、刚度变化特性、耗能和应力状态等受力特点。结果表明:在榫卯节点转动过程中,榫头会部分脱出卯口。榫头的主要变形特征为木材出现明显横纹受压变形,主要破坏形式为变截面出现延伸至榫头根部的木材顺纹撕裂破坏;松动节点的榫头存在明显滑移现象,木楔加固后,滑移现象减弱,且松动节点的滞回环具有显著地捏拢效应,木楔加固后节点的捏拢效应减弱;松动节点的抵抗外荷载的能力和耗能能力等特性均显著降低,木楔加固后节点的各项性能明显提高,但仍略低于完好节点的。研究结果可为古建筑木结构的状态评估和抗震加固提供一定的基础。

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    • 穿斗式木结构中节点抗弯性能试验研究

      郭婷, 杨娜, 周海宾, 王双永

      以西南传统民居穿斗式木结构穿销中节点为研究对象,设计制作了2个足尺横向中节点和2个足尺纵向中节点模型试件,分别对两类节点进行了单调加载和低周往复加载试验,得到了两类节点的破坏模式、抗弯承载力、抗弯刚度、延性和耗能能力。试验结果表明:横向中节点主要在榫卯挤压区域发生嵌压塑性变形以及在木销受荷区域发生弯剪变形,纵向中节点易在榫颈位置发生折断破坏;横向中节点的初始刚度较纵向中节点高,横向中节点的抗弯承载力可达纵向中节点的2倍;横向中节点和纵向中节点的滞回曲线均表现出明显的捏拢和滑移现象,横向中节点的耗能能力较强;穿斗式木结构横向中节点和纵向中节点都具有良好的变形能力,横向中节点表现出较好的延性,但纵向中节点的延性很低;纵向中节点是穿斗式木结构中的薄弱节点,需要在穿斗式木结构的安全维护中重点关注。

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    • 分层地基中扩底桩的上拔承载力特性研究

      郭艳军, 张勇, 陈旭, 刘华峰, 段增强

      随着我国电力行业的快速发展,输电线路中杆塔基础的上拔承载力问题日益突出,分层地基破坏模式的确定和上拔承载力的计算都是目前亟待解决的关键问题。本文提出了不同地基的破裂面方程,并推导出了分层地基中扩底桩的承载力计算公式。根据9个不同桩的试验结果,分析了桩身轴力、摩阻力以及荷载?位移曲线,并将试验桩的破坏模式和承载力与理论计算值进行了综合对比。研究结果表明:(1)上覆盖土层对桩身轴力、桩侧摩阻力影响较小,仅占总体的5%~10%,下层岩体中桩的轴力和摩阻力占总体的90%~95%;(2)随着嵌岩深度和桩径的增加,极限抗拔承载力呈线性关系增加,且嵌岩深度参数对桩的承载力影响明显大于桩径的影响;(3)试验桩的岩体破坏模式为喇叭型曲面并与破裂面拟合函数方程的曲面形式基本一致,破裂面范围约为3~7倍的桩径;(4)桩的抗拔承载力实测值与理论计算值的差值保持在7%以内,证明桩的破裂面拟合函数方程和上拔承载力计算公式具有较高的参考和应用价值。

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    • Kriging点云滤波改进算法及监测试验研究

      胡达, 黎永索, 张可能, 梁晓东, 梁小强, 吴有平

      为进一步提高三维激光扫描技术的量测精度,本文从优化滤波算法的角度出发,基于Kriging改进算法,考虑描述对象的空间相关性质,针对点云数据的滤波处理问题,研究点云格网化滤波的优化方法。以实际工程为依托,通过现场监测比对试验,对三维激光点云数据进行格网化处理和分析,将试验得出的变形数据与传统方法量测数据进行对比。试验结果表明:基于Kriging滤波改进算法的不仅能够高效识别和提取隧道轮廓断面可视化数据,而且可以高效、准确地获得隧道变形。试验的拱顶下沉数据与传统量测数据较为接近,而周边收敛数据则有一定的差异。因此,三维激光扫描技术下的隧道变形监测在一定的环境条件下能较好的反映隧道变形的真实情况,能为隧道工程的施工提供有效的安全预警。

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    • 填埋场H-V立体土工膜界面行为细观机理研究

      侯娟, 王诗涵, 李昊, 李家正, 刘磊

      结合H-V(Horizontal-Vertical)立体土工膜及传统水平土工膜衬垫与土相互作用的力学模型试验,利用基于离散元理论的颗粒流软件(particle flow code,PFC),对具有不同几何特征的土工膜与土之间的细观作用机理进行了系统地研究,探明了H-V立体土工膜衬垫宏观力学效应得以改善的微观机理。文章通过对比已完成土工膜复合衬垫模型试验所得的宏观力学特征,主要从细观角度,就不同几何特征土工膜衬垫与土颗粒相互之间的位移变化规律、土颗粒与膜之间的接触力分布、膜上的应力分布以及整体衬垫系统中竖向应力的分布等进行了研究。发现与传统水平土工膜相比,H-V立体土工膜除了具有传统水平土工膜与土之间的摩擦作用外,还有竖向膜部分对土颗粒附加作用的侧摩阻力和咬合力。竖向膜可以约束土颗粒的位移及力链从受荷中心向两侧方向的传递,并使得H-V立体土工膜与土形成良好的约束挤密区。这不仅可以延缓H-V立体土工膜衬垫内部形成连续滑移面,同时可以更有效地均化整体衬垫中的应力分布,使得相同上覆荷载下,H-V立体土工膜衬垫具有更小的整体沉降量和不均匀沉降。

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    • 再生粗骨料品质对混凝土抗溶蚀性能的影响

      刘惠, 王震, 郝亚利, 朱平华, 王新杰, 陈春红

      基于硝酸加速溶蚀试验方法,分别对100%取代率下不同品质(I类、II类和III类)再生粗骨料混凝土和天然粗骨料混凝土的抗溶蚀耐久性进行了对比研究,并从宏观力学性能退化及内部微观结构损伤方面进一步揭示了混凝土抗溶蚀性能经时劣化规律和损伤机理。研究结果表明:高品质再生骨料制备的混凝土的抗压强度较高,与骨料物理性能具有良好的相关性。在溶蚀环境下,再生粗骨料混凝土的抗压强度损失率、质量损失率、溶蚀深度随溶蚀龄期的增加而逐渐增大,随粗骨料品质的降低并不一定严格增大,在不同时期出现阶段性差异。通过SEM图像可知,溶蚀前后,低品质骨料混凝土界面过渡区差异明显。由溶蚀深度与溶蚀时间的拟合公式可知,三类品质骨料制备的混凝土均满足软水环境中的水工结构使用要求,低品质(III类)再生粗骨料混凝土可用于一代服役50年的水利工程结构。

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    • 装配式H型钢腹板开孔耗能支撑滞回性能研究

      黄晨凯, 赵宝成

      装配式H型钢腹板开孔耗能支撑是由腹板开孔H型钢和传力槽钢通过螺栓连接组成的新型耗能支撑,可有效避免支撑构件失稳。为了研究这种支撑的耗能能力及破坏机理,对试件进行了低周往复加载试验及有限元模拟分析。结果表明:装配式H型钢腹板开孔耗能支撑滞回曲线饱满,耗能能力强,变形能力好。在轴向荷载作用下,试件主要依靠开孔腹板孔间短柱进入塑性耗能,孔间短柱端部为薄弱部位,加载过程中首先进入塑性,并最先发生断裂,孔间短柱中间部位随着加载深入进入塑性的面积越来越大。加载过程中螺栓与槽钢始终处于弹性状态。试件最终因孔间短柱断裂导致破坏。H型钢耗能腹板长度相同时,腹板宽度越宽,孔间短柱高宽比越大,耗能支撑承载力与刚度越小,变形能力越好,孔间短柱高宽比范围在5~8之间较为合理。建议长圆孔端部圆弧到螺栓孔中心最短距离控制在1.2d0~1.5d0之间。改变长圆孔圆弧半径对支撑的力学性能影响很小。H型钢腹板宽度相同时,腹板长度越大,承载力与刚度越大。给出了装配式H型钢腹板开孔耗能支撑的设计方法与极限承载力公式,可为工程应用提供参考。

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    • 基于数字图像相关的古建筑彩绘梁损伤识别方法

      刘纲, 顾嘉伟, 李孟珠, 贺成华

      针对传统损伤识别需布设接触式传感器而不利于古建筑木结构保护的问题,利用古建筑自身彩绘图案探索基于数字图像相关原理(DIC)的非接触式损伤识别方法。通过数码相机拍摄古建筑彩绘木梁振动时序图片,采用整、亚像素位移搜索算法解算木梁上各点的位移响应时程,利用傅里叶变换得到幅频、相频曲线,进而通过幅频幅值和相频相位角提取木梁的工作模态;利用DIC方法可获取沿梁长方向所有像素模态信息的优势,引入振型转角模态、曲率模态作为损伤特征指标进行损伤识别。数值算例和彩绘简支梁实验结果表明,采用DIC方法获得的工作模态能准确识别木梁的损伤部位和损伤程度的相对大小,为古建筑木结构预防性保护提供了新技术手段。

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    • 考虑剪力滞的波形钢腹板连续曲线箱梁内力求解

      杨美良, 袁以鑫, 樊林杰, 刘阳帆

      波形钢腹板连续曲线箱梁由于受到弯扭耦合效应的影响,受力情况极其复杂。为了研究波形钢腹板连续曲线箱梁的力学性能,在前人研究成果的基础上,考虑剪力滞效应和剪切变形的影响,基于能量法对波形钢腹板曲线箱梁(简称CCBG(CSWs))一次简支超静定结构的约束扭转控制微分方程进行补充修正;运用该微分方程结合三弯矩法对三跨波形钢腹板连续曲线箱梁进行内力求解,并与曲杆结构力学法、有限元分析结果进行了比较。结果表明:考虑剪力滞效应和剪切变形的影响,采用本文方法求得的内力结果与有限元计算结果契合度较高,验证了本文方法的正确性;相同荷载作用下,波形钢腹板连续曲线箱梁的内力与传统的混凝土腹板连续曲线箱梁的内力非常接近,说明连续曲线箱梁的腹板材料对桥跨内力的影响较小。

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    • 夏热冬冷气候区欠发达地区高校建筑冬季适应性热舒适研究

      刘晶, 喻伟, Essah Emmanuel

      良好的室内热环境不仅有助于学习效率的提升,还有利于建筑节能。因此,在学校建筑内提供一个舒适的热环境具有重要意义。但是,目前对于学校建筑室内热环境和热舒适的研究主要集中在经济发达地区。类似的研究在经济欠发达地区还很匮乏。为了填补经济欠发达地区学校建筑室内热环境和人体热舒适了解的空白,本文以夏热冬冷气候区经济欠发达地区遵义的自然通风高校建筑为研究对象,通过开展现场调查和测试详细分析了该地区自然通风的高校建筑的冬季室内热湿环境和热舒适状况。并以此为基础对非物理因素(如经济水平、过去的热经历、热期望等)对人体热舒适的影响进行了探讨。结果表明:遵义地区自然通风高校建筑冬季室内热湿环境较为恶劣,38.3 %的受试者认为冬季室内温度是“凉”或“冷”的。实测热中性温度为17.36 °C,80 %可接受温度区间为14.97~20.69 °C,均比PMV预测模式下相应数值偏低。Griffiths模型预测的平均舒适温度为16. 88 °C。在非物理因素的作用下,遵义地区自然通风高校建筑冬季的热中性温度、可接受温度区间与出自同一气候区经济发达地区热舒适现场调查的相应结果比较均偏低。因此,遵义地区自然通风高校建筑在改善冬季室内热环境时可考虑能耗低的被动式措施,本研究进一步丰富了夏热冬冷地区高校建筑热舒适数据库,其发现对于欠发达地区高校建筑的设计,运营和维护均有指导意义。

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    • 锑矿废渣模拟酸雨淋溶重金属Sb、As、Hg淋溶释放规律研究

      周赛军, 王余心, 邓新平, 邓仁健, 汪建群, 任伯帜

      为了全面系统地研究锑矿废渣中重金属的淋溶释放规律,以湖南省冷水江锡矿山锑矿的锑矿废渣为研究对象,通过对锑矿废渣的消解试验与半动态淋溶试验,测定锑矿废渣与淋溶液中重金属的含量,分析锑矿废渣淋溶液中Sb、As、Hg淋溶释放规律。试验结果表明:锑矿废渣中重金属含量较高,除Pb外其余重金属均超国家《土壤环境质量农用地土壤风险管控标准》(GB 15618-2018)的风险筛选值(pH≤5.5),重金属含量均超湖南省土壤背景值;锑矿冶炼渣在模拟酸雨淋溶下重金属析出浓度在第2~第3天达到峰值,锑矿废石与锑矿尾砂淋溶一天后就达到峰值,锑矿废渣重金属累计析出量均为锑矿冶炼渣>锑矿尾砂>锑矿废石;锑矿废渣重金属的累计淋出量与模拟酸雨累计淋出量之间呈二次函数关系。试验结果将为锑矿废渣对土壤-地下水污染防治提供一定的理论支持。

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    • 黏土中桶式基础的有限元模拟及破坏包络面分析性能试验研究

      陈佳莹, 滕竟成, 吴则祥

      本研究旨在应用高级土体本构对黏土中的吸力桶基础进行完整的有限元模拟,以建立吸力桶基础的破坏包络面。首先采用了硬化土模型(HS)通过有限元方法分析了在不同单调组合荷载作用下的正常固结黏土中的吸力桶基础离心机试验,通过对比试验结果验证了使用HS模型的有限元分析的有效性。然后,通过径向滑移试验进行大量的有限元分析,进一步延伸到V-H-M(竖向力-水平力-弯矩)空间的破坏模式。在此基础上,描述了H-M平面、V-H平面上的破坏包络面,以及V-H-M空间三维破坏包络面。结果表明,H-M破坏包络面类似于倾斜的椭圆;不同竖向荷载对H-M破坏包络面倾斜度的影响可以忽略;H-M破坏包络面的尺寸随着竖向荷载值的增加而减小;竖向荷载和水平荷载之间存在很强的相互影响,即竖向承载力和水平承载力构成的V-H屈服面近似为四分之一椭圆,可以看出H-M倾斜椭圆的大小由竖向荷载控制。根据数值模拟的结果,最终提出了在V-H-M空间中表达三维破坏包络面的新的解析表达式。

      • 1
    • 酸溶液对原状黄土抗拉强度影响的试验研究

      刘华, 胡鹏飞, 王松鹤, 刘乃飞, 胡文乐, 谷宏全

      黄土受到污染之后,土体的组分以及内部结构会发生改变,从而使得土体抗拉强度也会随之发生改变。基于此,本文通过人工配置盐酸、硫酸和硝酸的4种不同摩尔浓度的污染液,对比蒸馏水和污染后的土样进行直接拉伸破坏试验,探讨了酸污染黄土的拉应力-拉应变特征及过程,进一步分析了不同酸溶液种类、浓度对土体抗拉强度演化规律的影响。结果表明:随着酸污染液的侵入,黄土的抗拉强度均小于未污染状态;且随着污染液浓度的增大,盐酸和硝酸的抗拉强度均呈减小态势,而硫酸的抗拉强度却逐步恢复,拟合后的污染液浓度与抗拉强度呈现出较好的幂函数关系;最后基于污染黄土的抗拉强度和抗剪强度探讨了酸污染黄土的联合抗剪强度拟合关系。

      • 1
    • 混凝土圆环形截面非均匀配筋计算的解析法

      李彬, 周东华

      环形截面是工程结构中常见的截面形式,但混凝土环形截面配筋计算存在双重非线性(材料和截面宽度变化的非线性)。《混凝土结构设计规范》中仅给出计算均匀配筋的超越方程组,需编程和迭代求解,不能手算,极为不便。另外,一些环形截面构件(如高桥墩、预制管桩等)长度长,截面尺寸大,钢筋用量大,若采用均匀配筋,中性轴附近钢筋应力小,经济性不好。若采用非对称配筋,将受力钢筋布置在远离中性轴的外围区域,可充分利用混凝土和钢筋强度,提高经济效益。对此本文根据混凝土和钢筋的本构关系确定应变变化的范围和边界,从应变出发,通过解析方法,由应变求解应力,进而计算内力,不需迭代,最终将计算结果绘制成便于手算配筋的诺谟图,计算快速方便,适用于C50及以下强度混凝土和任意直径大小的环形截面。

      • 1
    • 大型钢网架穹顶结构弹塑性稳定性分析

      张洋, 陈朝晖, 杨帅

      本文针对大型LNG储罐钢网架穹顶结构的弹塑性稳定性分析,基于刚体准则,采用改进塑性铰模型建立了适于几何与材料双非线性分析的空间弹塑性梁单元,分别采用局部荷载扰动与整体模态扰动的方法,研究了局部缺陷与整体缺陷以及是否考虑材料屈服对结构稳定承载力的影响差异。结果表明,局部与整体缺陷均会降低网架穹顶结构稳定承载力。荷载干扰下结构整体初始变形小,荷载位移曲线在极值点附近变化显著,稳定承载力对局部缺陷位置不敏感对大小敏感;模态干扰下结构整体初始变形较大,荷载位移曲线平滑。材料屈服对结构稳定性有显著影响。本文所建弹塑性刚体准则空间梁单元及其相应非线性分析方法,与ABAQUS相比,效率与精度兼优,适于大型复杂工程结构非线性分析,尤其在处理局部缺陷的影响上具有优势。

      • 1
    • 锈蚀脚手架钢管轴压稳定性试验研究

      胡晓鹏, 仲帅, 彭刚, 范永风

      为研究锈蚀对扣件式脚手架体系中钢管立杆稳定性的影响,通过对不同锈蚀龄期的钢管进行表面形貌测试,分析了锈蚀对钢管内外壁表面形貌的影响;借助锈蚀钢管材料单调拉伸试验,探讨了锈蚀条件下钢材力学性能退化规律;并基于锈蚀钢管的轴心受压试验结果提出了锈蚀钢管立杆稳定性的计算模型。研究结果表明:随着钢管失重率的增加,钢管表面坑蚀分布由独立蚀坑向溃疡状蚀坑群发展,外壁坑蚀率、算术平均高度和均方根高度均不同程度的高于钢管内壁;锈蚀钢材表面随机分布、大小不一的蚀坑会导致钢材强度与塑性变形能力下降,钢材塑性变形能力劣化更明显;不同锈蚀程度钢管轴压破坏模式均为整体弯曲失稳,随失重率的增加锈蚀钢管的极限荷载线性下降,峰值荷载对应轴向位移值逐渐降低。

      • 1
    • 可液化土中劲芯复合桩地震响应特征研究

      刘涉川, 王安辉, 章定文, 郑宫龑

      劲芯复合桩是将预制混凝土管桩插入水泥土桩中复合成的新型桩基。通过振动台模型试验及有限差分程序FLAC3D数值模拟分析,研究了可液化地基中劲芯复合桩的地震响应。利用模型试验结果验证了数值模型的准确性和可靠性,进而通过参数分析讨论了水泥土桩桩径、桩长、剪切模量等因素对可液化土-复合桩-上部结构地震响应的影响规律,并定量评价了水泥土桩加固对场地抗液化性能及桩基弯曲破坏的影响特征。结果表明:增大水泥土桩桩径和桩长可有效提高复合桩的抗震性能;增大水泥土剪切模量对复合桩抗震性能的提高是有限的;桩基在桩头附近或水泥土与可液化砂土交界处易产生较大的弯矩响应,该部位应采取必要的抗震构造措施。根据研究结果提出了可液化地基中劲芯复合桩的抗震设计要点。

      • 1
    • 高韧性水泥基材料抗渗性及工作性能试验研究

      李晓琴, 周旭, 李世华, 刘国寿

      工程水泥复合材料(ECC)具有良好的韧性和裂缝控制能力,可用于解决地下和水工工程中的混凝土开裂和漏水问题。高水灰比(1.03)ECC流动度好,但抗渗性能差,同时水灰比过高使得材料坍落度大、粘聚性差,不满足可喷射性的指标要求。为了解决上述问题,将硅灰(SF)以不同的SF/水泥质量比引入ECC(1.03)中,以改善其工作性能,抗渗性能、微观结构和力学性能。结果表明,当SF/水泥比为15%时,ECC(1.03)的工作性能大大提高,达到新拌材料可泵送及可喷射指标要求;同时,ECC(1.03)的抗渗性能提高至P8以上;电镜扫描(SEM)和能量分散光谱仪(EDS)的观察结果证实,添加SF使ECC的显微组织更致密,而且还可以减少碱性物质,从而抑制碱聚集反应并提高耐久性。通过对ECC同时展开韧性、抗渗性及可泵送可喷射工作性能研究,获得了具有良好韧性、抗渗性及工作性能的ECC配合比,为实际工程中推广及应用奠定了基础。

      • 1
    • 锈蚀钢筋横截面积分布规律统计分析

      刘浩, 巴光忠, 苗吉军, 刘才玮

      检测确定钢筋的锈蚀特征参数是进行锈蚀钢筋混凝土结构性能评定的基础。本文通过电化学加速锈蚀试验获得不同锈蚀程度的钢筋,采用三维激光扫描技术建立锈蚀钢筋的三维几何模型,并提取了相关锈蚀特征参数。然后基于概率理论统计分析了锈蚀钢筋平均截面锈蚀率与最大截面锈蚀率、锈蚀不均匀系数之间的相关性,建立了锈蚀不均匀系数的概率分布模型。研究表明:随着锈蚀程度的增加,最大截面锈蚀率和锈蚀不均匀系数均呈幂函数增长,并与锈蚀钢筋的直径有关;锈蚀不均匀系数服从广义极值分布,其概率分布的形状参数、尺度参数和位置参数均随锈蚀程度的增大而线性增大,并与锈蚀钢筋的直径和单元长度有关。

      • 1
    • 唐代殿堂型木构架抗侧力性能影响参数分析

      王娟, 许刃文, 张熙铭, 杨庆山

      唐代殿堂型木结构是我国最早的木结构建筑遗存,具有极其珍贵的历史文化和科学研究价值。为深入研究此类木构架的抗侧力性能,建立了经模型试验验证的唐代殿堂型木结构单间四柱空间木构架精细化有限元模型,探究了斗拱-梁架一体化铺作层构造,柱脚管脚榫、柱头馒头榫等弱连接节点形式以及竖向荷载大小和位置对木构架滞回耗能及抗侧力性能的影响。结果表明:水平往复荷载作用下唐代殿堂型木构架表现为摇摆抬升,其水平位移以柱架层的水平位移为主,滞回曲线呈“S”形,具有明显的“捏缩”效应,两端较饱满,正反接近对称。木构架初始抗侧刚度最大,随位移增大退化明显。铺作层为刚度较大的水平结构层,其横梁联系存在一定的冗余度。柱脚管脚榫及柱头馒头榫均可增强木构架的滞回耗能及抗侧力,但两者发挥作用的阶段不同。竖向荷载越大,木构架的滞回耗能越大,水平抗侧力也越大;其作用位置在一个柱径长度内偏移对木构架的滞回耗能及抗侧力性能无明显影响。

      • 1
    • 内配格构式钢骨钢管混凝土构件的抗弯性能研究

      王先铁

      对是否设置加劲肋和格构式钢骨等4组内部不同构造形式的钢管混凝土试件进行受弯试验。试验结果表明:格构式钢骨延缓了试件受拉区混凝土开裂和受压区钢管屈服,有效提高了其抗弯性能。采用有限元软件ABAQUS对试验试件进行了数值模拟分析,有限元模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上分析了钢管径厚比、钢骨肢件间距、钢骨尺寸、钢骨及混凝土强度等对内配格构式钢骨钢管混凝土构件受弯性能的影响。结果表明:影响构件抗弯性能的主要参数为钢管径厚比、钢骨尺寸及钢骨强度;混凝土强度、钢骨肢件间距对其承载性能影响较小。采用中国规范、美国及欧洲规范对试件的抗弯承载力和刚度进行计算,并将计算结果与试验结果进行对比。结果表明:中国规范对该类构件抗弯承载力的计算偏于保守,对抗弯刚度的计算误差较大;美国和欧洲规范对该类构件抗弯刚度的计算偏于保守。

      • 1
    • 产表面活性剂石油降解菌(GJ)的筛选及对石油烃降解特性

      孔萌, 邢献杰, 姜巧, 彭明国, 王晋, 张文艺

      针对炼油厂含油废水处理过程中产生的“三泥”处置难题,从大庆油田含油污泥中分离出一株既产表面活性剂又能降解石油烃的菌株GJ,通过进行观察形态特征观察、生理生化实验及16S rDNA序列分析,鉴定GJ菌株为希瓦氏菌属(Shewanella sp.),将菌株GJ应用于浮渣和生化污泥的降解试验,探讨了GJ对浮渣和生化污泥的降解动力学。对菌株产物进行提取纯化、薄层层析初步判断、红外光谱分析证实GJ菌产物中存在一个五元环内酯结构和糖苷键,为糖脂类表面活性剂。浮渣和生化污泥降解试验中,菌株GJ第7天时石油烃降解率最高分别达到81.11%和83.21%;生化污泥的降解试验中,菌株GJ第7天时石油烃降解率最高达83.21%。Logistic生长模型(R2=0.972)、Luedeking-Piret模型(R2=0.985)和一级反应动力学模型,分别可以很好的模拟GJ菌体生长、表面活性产物合成和对石油烃的降解过程。初步推断GJ菌以石油烃作为碳源,在生长过程中分泌可打破油水界面表面活性剂打破油水界面,增大菌株与石油烃的接触程度,促进GJ菌对石油烃的摄取、代谢并进行自我增殖。本文可为研究希瓦氏菌降解石油烃的机理和工程应用提供理论参考。

      • 1
    • 超声波预处理炼油厂浮渣油泥试验研究

      于鑫娅, 吴凌云, 邢献杰, 姜巧, 彭明国, 张文艺

      针对炼油厂浮渣油泥(简称“浮渣油泥”)含有大量污油、成分复杂且较难处理等问题,采用超声波法对中石化金陵分公司产生的浮渣油泥进行预处理试验,通过L16(44)正交试验法分析了超声功率、超声温度、超声时间、超声频次对浮渣油泥除油率的影响,利用SPSS 25.0进行误差分析并运用单因素试验细化了正交实验结果,通过红外光谱仪分析了超声前后油泥成份变化情况。试验结果表明:因素的影响顺序为超声功率<超声时间<超声温度<超声频次;当超声功率70 W、超声时间15 min、超声温度55℃、超声频次3次时,其对石油类物质去除率可达32.46%;红外光谱显示超声后油泥对应峰的光谱强度下降,含油量下降明显,芳烃、醇类、烷烃、烯烃类物质等均有减少,表明石油烃长链及高分子有机物碳链被破坏;超声后萃取出的油中烷烃类物质减少,醇类物质增多,说明烷烃的一个氢基被羟基代替,生成对应的醇,相比之烷烃,醇更容易被微生物降解。超声波处理浮渣油泥中机制为:通过机械效应、空化作用及热效应破坏石油烃长链及高分子有机物碳链,降低浮渣油泥黏度,促使油、泥、水三相易于分离,从而降低浮渣油泥中的石油类物质含量。超声波法为物理法,无外加化学药价,处理方法简单,可作为浮渣油泥微生物法深度处理的预处理手段。

      • 1
    • 土工格栅加筋碎石土动回弹模量试验及预估模型研究

      张航, 周志刚, 韩健

      加筋土路基动回弹模量是加筋土技术在道路工程中的重要设计指标。本文利用动三轴仪对土工格栅加筋碎石土进行动回弹模量试验,对比分析了含水率、加筋方式、剪切及侧限影响表征量对动回弹模量的影响规律,并回归分析了动回弹模量预估模型参数。研究结果表明:加筋土的动回弹模量随着含水率的提高而降低;土工格栅应布设在土体中的水平剪切变形层位,增加加筋层数或减少层间距,对提高动回弹模量的效果明显;在其他条件不变时,动回弹模量随剪切和侧限影响表征量的增大而增大;NCHRP 1-28A模型参数的回归结果比较理想,该模型可用于对土工格栅加筋土动回弹模量的预测。上述试验及分析成果可为路面结构设计时确定加筋土路基动回弹模量提供依据,促进加筋土技术在道路工程中的推广应用。

      • 1
    • 不同瓣型荞麦壳加筋黄土的强度特性研究

      雷胜友, 文晓灿

      为了探索植物壳生态加筋土的强度特性,作者进行了荞麦壳加筋黄土的剪切试验研究。首先我们进行了荞麦壳和黄土的基本性质试验,然后将荞麦壳分瓣,按一定的干土质量比将分瓣好的荞麦壳添加到配好的湿土中,击实成样,进行直剪试验,研究表明,荞麦壳加筋黄土的剪应力-剪切位移曲线的变化规律与素土的相似。荞麦壳加筋后土的强度有了明显的提高,最大提高23%。在强度指标方面,表现为加筋后土的内摩擦角有了很大提高,最大提高了6.13°,而粘聚力则有不同程度的降低,其降低值不超过8kPa。还发现只有当荞麦壳的加筋率大于某一百分比时,荞麦壳加筋土的强度才大于素土的强度,该百分比与荞麦壳的分瓣情况有关。对于荞麦壳加筋材料,存在一个界限加筋率时,当加筋率小于界限加筋率时,荞麦壳起作用所需的剪切位移基本上随垂直压力而增大,当加筋率大于界限加筋率,荞麦壳起作用所需的剪切位移随垂直压力增大而减小,该界限值也与荞麦壳的分瓣情况有关。相比较而言,天然荞麦壳和两瓣型荞麦壳作为加筋材料更合适。

      • 1
    • RC框架结构倒塌易损性评估

      郑山锁, 温桂峰, 董立国, 杨威, 刘巍, 张艺欣

      为系统评估我国RC框架结构的抗地震倒塌能力,按照现行规范设计了66个典型RC框架结构,基于OpenSEEs平台建立了考虑节点剪切变形的典型RC框架结构集中塑性铰模型,并采用IDA分析方法得到了各典型结构的IDA曲线与倒塌点;进而,分析了设防烈度、层数及跨度对倒塌储备系数的影响,评估了RC框架结构的大震及特大地震下的抗地震倒塌能力。结果表明:按我国现行规范设计的RC框架结构的抗倒塌储备系数CMR与设防烈度和层数存在负相关关系,而与跨度的相关性较弱;符合现行规范设计的RC框架结构,满足大震不倒的设防要求,但其抵御特大地震作用的能力明显不足,其中,7.5度设防RC框架结构的抗倒塌能力最弱。

      • 1
    • 重组竹螺栓连接节点承载能力计算分析

      李霞镇, 任海青, 李贤军, 徐康, 钟永, 郝晓峰

      基于重组竹螺栓连接承载性能分析,分析评价了现有木结构设计规范对重组竹螺栓连接承载能力预测的适用性,为重组竹结构连接设计和应用提供借鉴和依据。采用正交设计法对16组48个重组竹-钢夹板单螺栓连接节点试样进行了试验,验证了Foshci理论模型对重组竹-钢夹板单螺栓连接节点的适用性,揭示了螺栓直径、端距及主构件厚度等因素对节点承载能力的影响规律,最后分析评价了GB 50005和European 5规范对重组竹-钢夹板螺栓连接承载能力预测的准确性。研究结果表明:Foschi理论模型能够反映节点的线弹性、屈服后阶段的变化特征,能够较为全面地反映重组竹-钢夹板螺栓连接节点整个受力过程。螺栓连接承载力受螺栓直径、主构件厚度和端距三因素共同影响,但当节点达到最小尺寸设计要求时,承载能力受螺栓直径影响的作用最为明显。Eurocode 5对重组竹-钢夹板螺栓连接节点承载预测能力偏保守,而我国GB50005预测能力存在安全富余的空间,能较好地预测重组竹-钢夹板螺栓连接的承载能力。

      • 1
    • 单向分布钢纤维RPC弯曲性能试验

      李坤坤, 杨克家, 李坤梁, 林一苇

      为研究准静态荷载下纤维分布对构件力学性能的影响,对同一纤维掺量(2%)下不同纤维长度(13mm~20mm)的单向分布和乱向分布钢纤维RPC试件开展了四点受弯试验。通过选取弯拉荷载-挠度曲线上初裂点、峰值点及其他几个特征点,定量地分析单向分布和乱向分布钢纤维RPC的弯拉性能。试验结果表明:钢纤维在主拉应力方向上的方向系数显著影响基体的弯曲性能。其中,单向分布钢纤维试件的弯拉峰值应力、弯曲韧性较乱向分布试件均有大幅提高,且跨中挠度达到L/150时,前者的残余强度仍高于初裂强度4.35MPa~16.9MPa;纤维长度由13mm增加至20mm时,与乱向分布试件相比,单向分布试件的裂后弯曲性能提高幅度更明显,且单向分布试件受荷越大,纤维长径比的优势越能体现出来;单向分布试件断口处纤维分布均匀,绝大部分方向与主裂纹方向垂直,锚固长度大,断口处桥接效应显著;综合考虑单向钢纤维RPC试件的等效弯曲应力,耗能能力等指标,当纤维掺量为2%的前提下,纤维长度为20mm时,其力学性能最优。

      • 1
    • 采用CFRP增强的GFRP管混凝土短柱轴压性能试验研究

      杨霞, 杨文伟

      对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束混凝土短柱,通过碳纤维增强复合材料(CFRP)布进行不同方式的加固,制作了12个两两相同的GFRP管约束混凝土短柱试件,研究不同加固模式下GFRP管约束混凝土短柱在单调轴压及重复轴压下的力学性能。分析了试件的破坏模式、承载能力、变形能力、加固效果、应力-应变曲线、塑性残余应变与卸载应变的关系以及极限状态。结果表明,三种加固模式下试件的极限承载力均有很大提升;单轴受压试件的应力-应变曲线与相同工况下反复受压试件的应力-应变包络曲线基本一致;加固前后试件的塑性残余应变和卸载应变均存在线性关系,且随着约束作用的加强,直线的斜率也随之增大。对Lam和Teng提出的FRP约束混凝土加卸载模型进行了修正,并对不同加固模式下GFRP管约束混凝土短柱在重复轴压下的卸载路径进行了预测,通过与试验结果对比发现,修正后模型与试验结果吻合较好。

      • 1
    • 预制-装配式多键群剪力键力学行为试验研究

      石璐, 范亮

      装配式钢-混组合结构在桥梁工程中使用日益广泛,其中预制-装配式集束群钉剪力键力学行为研究对装配式钢-混组合桥梁的安全应用有重要意义。为研究预制-装配式群钉连接件键群数量对剪力键受力特性的影响,开展了单键群及双键群装配式钉群剪力键推出加载试验,对比研究单键群和双键群试件的荷载滑移曲线、破坏形态及抗剪承载力,并结合三键群及四键群试件数值模拟,研究多键群下的装配式剪力键承载力折减效应。研究表明:单键群和双键群剪力键的破坏模式均为栓钉剪断,单键群试件的裂缝数量少于双键群试件;承载力折减效应随着键群数量的增多而增加;键群间受力不均匀现象随荷载增大逐渐显著;基于能量法分析了多键群间由于受力不均匀产生的多键群承载力折减效应,提出了多键群装配式剪力键承载力折减系数计算表达式。研究成果对于预制-装配式群钉剪力键在装配式组合梁中的应用提供了重要理论参考。

      • 1
    • 机制砂和水玻璃改良膨胀土抗压和抗剪强度试验研究

      付相深, 王齐, 杨振北, 李贤, 汪时机

      以无侧限抗压强度及抗剪强度为主要分析指标,土样干密度为1.65g/cm3,含水率为15%,通过试验研究了不同掺量的机制砂和水玻璃改性对广西南宁地区膨胀土的无侧限抗压强度、刚度及抗剪强度的影响规律。试验结果表明,分别单独掺入时,无侧限抗压强度及刚度均随着掺量的增加而先增大后减小。机制砂的最佳掺量为10%,强度提高15.7%(控制掺砂粒径小于0.5mm),水玻璃(硅酸钠)的最佳掺量为1%,强度提高52.4%。但复合掺入时,机制砂会降低水玻璃的改良效果。通过试验进一步研究了机制砂的粒径大小对掺砂法改良效果的影响,结果表明,为提高膨胀土的强度,掺入机制砂的粒径不宜大于0.5mm。通过开展直剪试验,结合莫尔-库仑强度理论,两种方法均能提高该膨胀土的抗剪强度。研究成果验证了利用水玻璃改良膨胀土和用机制砂代替天然风化砂改良膨胀土的有效性,可为今后工程中膨胀土的改良提供参考。

      • 1
    • 冲击映像法及其在超长距离顶管施工泥浆套检测中的应用

      林天翔, 叶冠林, 王祺, 冯少孔

      泥浆减阻技术是超长距离顶管施工中一项关键的技术手段,泥浆套厚度与工程质量息息相关。基于冲击映像法的基本原理,本研究提出了一种精确掌握顶管施工注浆充盈状况的快速检测方法,并通过模型试验和现场试验对检测方法的有效性进行了研究。根据模型试验结果,将归一化冲击响应强度作为反映泥浆充盈状况的评价指标,成功应用于苏州一大型引水工程中。研究表明:冲击映像法在检测泥浆套厚度方面较传统压力观测法有明显的优越性,有效提高了检测效率和高阻力区的识别能力,据此对泥浆薄弱区进行定点补浆,节约了施工成本,可在同类工程中推广使用。

      • 1
    • 矿渣基改性材料干化城市污泥效果及微观实验

      张发文, 何禹龙, 董明坤, 赵长民, 张雪娇

      通过不同掺入量和养护龄期下矿渣基改性剂对城市污泥含水率的影响,采用X射线衍射、扫描电镜和热分析方法表征了矿渣基改性材料和干化污泥的水化产物和微观结构,探讨了矿渣基改性材料对污泥干化的效果及机理。结果表明:随着掺量的增加和养护龄期的延长,污泥含水率大幅减少;在相同条件下,矿渣基改性剂对污泥的干化效果明显好于生石灰。微观实验表明:改性剂遇水后,矿渣玻璃体中的SiO2和Al2O3会在碱性条件下和污泥中的水发生水化反应生成水化硅酸钙凝胶和钙矾石晶体,将大量自由水转化为结晶水,降低污泥中的含水率,同时也会填补污泥内部的孔隙,改变原污泥松散团聚的结构体系,使污泥牢固的联结成一个整体,有助于污泥的进一步资源化利用。

      • 1
    • 堆石料的三维应力分数阶本构模型

      吉华, 孙逸飞

      为了合理反映粗粒土的状态依赖非关联应力应变特性,应力分数阶塑性力学模型被提出。然而,之前所建立的模型是基于三轴试验结果,无法对堆石料真三轴条件下的应力应变特性进行预测。为解决这一问题,基于特征应力法对已有分数阶塑性力学模型进行了完善,使得模型可以预测堆石料在真三维应力作用下的应力应变特性。为验证模型的合理性,进一步选取不同初始状态条件下堆石料的真三轴压缩试验数据,对模型进行了验证,发现:三维化后的分数阶岩土塑性力学模型可以合理地模拟不同初始状态的堆石料在真三轴压缩条件下的应力应变行为。与传统塑性力学模型相比,所提出的分数阶塑性模型在描述堆石料非关联流动时,不需要额外引入塑性势函数,仅需要对已有屈服面求解分数阶导数即可;此外,模型在特征应力空间中推导完再映射到原应力空间,即可描述土体的三维强度特性,而无需额外采用三维强度准则。

      • 1
    • 不同钢板加固方式影响下锈蚀RC梁试验研究

      唐皇, 彭建新, 王晗

      为了研究不同钢板加固方式对锈蚀RC梁承载性能的影响,探索不同钢板加固方式的加固效应,本文通过静力荷载试验对比研究了钢板抗弯加固、抗剪加固和抗弯-抗剪组合加固锈蚀RC梁在承载力、变形、破坏模式和延性等方面的特点,分析了不同加固方式的优缺点。研究结果表明:对于钢板厚度分别为3mm、4mm和5mm的抗弯加固锈蚀梁,随钢板厚度增加1mm,其极限承载力而增加7-18kN。组合加固效果最明显,其极限承载力相比于锈蚀梁提高了107.7%。组合加固锈蚀梁的抗变形能力最强,其次是抗弯加固锈蚀梁,同时钢板厚度增加对抗弯加固锈蚀梁的抗变形能力有积极作用。组合加固较其他两种加固方式能更有效地提高锈蚀梁的延性,其延性相比锈蚀梁提高了320.4%,其次是抗剪加固锈蚀梁。抗弯加固锈蚀梁的延性相比其他两种加固梁都要小,并且随着钢板厚度增加,其延性先增加后减小。评价抗弯和抗剪加固锈蚀梁的加固效果时需综合考虑抗变形能力和延性。

      • 1
    • 内翻U形外包钢组合梁正截面抗弯承载力分析

      阎奇武, 张正

      为研究新型内翻U形外包钢-混凝土组合梁正截面抗弯承载力及其构造要求,以已有内翻U型外包钢-混凝土组合连续试验梁为参照,建立该组合连续梁非线性有限元模型,模拟组合连续梁有限元模型的荷载-跨中挠度曲线,并与相关试验结果对比,验证了该组合梁有限元模型的建模方法和参数选取的合理性和有效性。应用建立的组合连续梁有限元模型,分析了内翻外包钢-混凝土组合梁正截面抗弯承载力的主要影响参数。综合内翻U型外包钢-混凝土组合连续梁正截面抗弯承载力试验和模拟结果,提出采用简化塑性理论计算组合梁正截面抗弯承载力计算时,组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值应乘0.96的修正系数。0.96倍组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值与组合梁有限元模型模拟计算值比较表明两者十分偏安全地接近,提出的组合梁正截面抗弯承载力修正的简化塑性理论计算值具有足够的准确性和可靠性。

      • 1
    • 地下混凝土筒仓结构工程性试验与数值分析

      金立兵, 梁新亚, 霍承鼎, 王振清, 王珍

      地下粮仓可充分利用地下空间,具有较好的防火、防毒、防爆等性能;同时,可利用浅层地能实现准低温储粮,具有节能、低损、保证粮食品质的优点,对保障我国粮食安全及可持续发展意义重大。论文采用工程足尺试验与数值分析相结合的研究方法,对大型地下混凝土筒仓不同施工阶段进行工程试验,对不同施工阶段的仓壁的力学性能进行工程试验测试与数值模拟,验证数值分析方法的合理性与有效性。进而对最不利工况的仓壁在水土复合压力作用下的力学性能进行数值分析。结果表明,地下混凝土筒仓仓壁内力的数值模拟结果与试验结果吻合较好,验证了数值方法的有效性;仓壁径向应力在仓壁底部位置处最高,环向应力在距仓壁顶部约三分之二位置处最高。该方法可为类似地下混凝土结构的力学分析与结构设计提供参考。

      • 1
    • 索连板球基础竖向抗拔承载特性及其影响因素

      王雪姣, 言志信, 龙哲

      针对沙漠地区砂土地基的工程特性及现有输电塔基础存在的不足,研发出索连板球基础,该基础既填补了沙漠地区输电塔基础的空白,克服了砂土地基基础施工难题,又满足了工程安全稳定性要求。通过室内相似模型上拔试验与数值模拟计算相结合,对不同上拔荷载作用下的基础位移进行了分析,同时研究了埋深比、球径及柱径对基础极限抗拔承载力系数及土体表面主破裂面半径的影响及其规律。研究结果表明:数值模拟计算结果与模型试验结果吻合较好,与土体变形演化的三阶段相对应,荷载-位移曲线呈三段式变化;埋深比对基础极限抗拔力影响最大,且它们之间呈正相关关系;极限抗拔承载力系数随埋深比增大呈先增大后减小的变化趋势,与球体直径呈负相关关系,与水泥土柱直径呈正相关关系;土体表面主破裂面半径与埋深比、球径及柱径均呈负相关关系。

      • 1
    • 微生物岩土技术及其应用研究进展

      刘汉龙

      本文对环境岩土工程领域涉及的几种主要微生物的生物化学反应过程及作用机理进行了总结,并针对微生物岩土技术在土体加固技术,抗渗封堵技术,污染土修复技术等三个方面开展的研究进行了总结与评述。通过对微生物岩土领域国内外已开展的系列研究的整理与总结,以期促进该领域开展更全面深入的基础研究和微生物技术在岩土工程中更切合实际的推广与应用

      • 1
    • 微生物固化纤维加筋砂土抗剪强度试验研究

      郑俊杰, 宋 杨, 赖汉江, 崔明娟, 吴超传

      微生物固化(MICP)技术能够显著提高土体的抗剪强度,但微生物固化土体也存在脆性破坏特征显著的缺陷。通过向待固化砂土中掺入一定量的纤维,以期改善微生物固化砂土的脆性破坏特性,并基于固结排水三轴试验研究了微生物固化纤维加筋砂土的抗剪强度特性。在此基础上,探讨胶结次数、纤维含量、纤维长度以及试样初始相对密实度等参数对微生物固化纤维加筋砂土剪切特性的影响。最后,结合电镜扫描测试,探究纤维加筋对微生物固化砂土剪切特性影响的内在机理。结果表明:MICP过程中,碳酸钙晶体能够有效沉积在纤维表面,提高其表面粗糙度,且碳酸钙与砂的混合体能够对纤维提供锚固作用,从而在一定程度上提高微生物固化砂土抗剪强度,并改善其应变软化特性,纤维具备改善微生物固化土体脆性破坏特征的潜力。

      • 1
    • 混凝-超滤工艺去除水中复合污染物的研究

      赵纯, 金凡, 安叶, 孙志华, 郑怀礼

      研究分析了腐殖酸对水溶液中纳米TiO2稳定性的影响,探究了混凝剂投加量、pH、钙离子对混凝-超滤工艺去除水中腐殖酸-纳米TiO2复合污染物的影响。结果表明,纳米TiO2与腐殖酸在水溶液中发生的静电吸附以及配位反应将引起纳米TiO2有效粒径的减小,静电斥力增强,胶体分散更均匀,体系稳定性增加,易于迁移,从而给饮用水安全带来威胁。实验结果显示,混凝剂浓度为0.46 mmol/L,pH值在7~8之间,即弱碱性时,不添加钙离子,处理效果较好,膜通量较高,膜污染较轻。

      • 1
    • 火灾下隔震橡胶支座防火保护热传导研究

      王岚, 王立雄, 詹旺宇

      为了研究火灾下隔震橡胶支座防火保护热传导极限,并对工程上的防火保护设计提供理论依据及试验数据参考。本文在一维非稳态热传导公式的基础上,推导出ISO834火灾标准升温下的隔震橡胶支座防火保护热传导规律。按照GB9978.1-2008建筑构件耐火试验方法,对工程上常用的LNR500支座防火板保护、LNR1500支座防火板保护及LNR500支座防火板、柔性防火材料组合保护三种防火保护试件进行在ISO834标准升温下的耐火试验。用ABAQUS软件对试验的建筑隔震支座进行了建模及有限元热分析。通过防火保护数值分析和耐火试验结果与公式结果对比,拟合较好,验证了理论公式的有效性。以理论推导和试验数据为基础,当支座表面温度达到临界温度150℃时不同厚度防火板的极限导热率表可以作为工程应用参考。

      • 1
    • 行人-扶梯耦合作用下楼盖的振动测试与舒适度评价

      潘毅, 王双旭, 郭瑞, 胡文豪

      针对搭接扶梯的悬挑楼盖在行人-扶梯耦合作用下容易产生铅垂向振动的问题,以某高架商业夹层中的悬挑楼盖为背景,采取了现场振动测试的方法,研究扶梯运行、行人数量及行人运动状态对悬挑楼盖振动响应的影响,并通过测试数据对楼盖结构做振动舒适度及人员感知度评价。结果表明:行人在扶梯上的跑动是导致悬挑楼盖振动的主要原因;楼盖的振动响应随行人人数增加而更加明显,但随距扶梯的长度增加而衰减;采用峰值加速度对悬挑楼盖进行舒适度评价,当行人在扶梯上跑动时悬挑楼盖的振动响应已超出舒适度限值;采用KB(Konstant Beurteilungswerte)值对悬挑楼盖进行感知度评价,当行人相对扶梯静止时,悬挑楼盖的振动不会超出感知度容许值,当行人相对扶梯走动或跑动时,悬挑楼盖的振动则会超出感知度容许值;人员相对扶梯运动并不会导致悬挑楼盖发生共振。

      • 1
    • 防堵塞型透水混凝土的制备与性能研究

      唐静, 赵玉婷, 梁美坤, 贺濒苇, 余意恒, 曾路

      为改善路面透水性能,聚合物透水混凝土已逐渐广泛用于海绵城市的建设中。本试验采用特细砂和环氧树脂制备透水材料,通过控制变量法,分别探讨了砂的粒径和聚合物掺量对透水混凝土的抗压强度以及透水系数的影响。同时还进行了堵塞的模拟实验,基于图像分析透水混凝土的孔径大小,通过观察混凝土的微观孔结构分析其性能变化规律。试验结果表明:在粒径相同的情况下,随着环氧树脂掺量的增加,透水混凝土的抗压强度逐渐提高,而透水系数逐渐下降;当骨料粒径为0.15-0.3mm的比例增大时,透水混凝土抗压强度呈现先增加后下降的趋势,而透水系数呈现不断增大的趋势。当骨料粒径为0.15-0.3mm,环氧树脂掺量为骨料质量的5%时,透水混凝土的平均孔隙率为14%,平均等效直径为214um。当粒径为0.15-0.3mm和0.3-0.6mm的骨料复掺比例为1:1时综合性能较好,抗压强度达41.7MPa,透水系数为1.7mm/s,制品经四次堵塞循环后,透水衰减系数小于20%,防堵塞性能良好。

      • 1
    • 车辐式索桁架模态分析与试验研究

      王泽强

      通过跨度60m圆形车辐式索桁架屋盖1:10缩尺模型的模态分析和模型试验,考察了拉索预应力、矢跨比及内外环直径比3个变化参数对结构自振特性的影响,对比分析了前四阶振型的试验结果与理论计算结果。试验和分析结果发现:结构第一、二阶振型为反对称上下振动,第三阶为内环扭转振动,第四阶为内环相对扭转振动;两者频率误差在10%以内,试验振型与理论振型基本吻合;前四阶振型的频率均在10Hz以上,表明车辐式索桁架结构为低频动力响应,自振频率较小且分布密集;预应力水平越高,振型频率越大,则结构刚度越大;矢高增加,结构频率随之减小,结构更容易发生侧向失稳;内外环直径比越大,结构扭转刚度相对会减小,容易发生扭转失稳。

      • 1
    • 湿热环境下粘钢加固混凝土界面粘结性能研究

      姚国文, 刘宇森, 吴甜宇, 李世亚

      钢板-混凝土界面粘结性能是粘贴钢板加固混凝土结构的关键所在。通过对湿热环境下27个钢板-混凝土试件进行试验研究,分别进行5天、10天、15天的加速湿热老化,然后进行双剪试验,获得了钢板-混凝土界面发生剪切剥离破坏过程中的极限荷载、钢板应变分布及荷载-位移关系,分析了环境温度、湿度耦合作用对钢板-混凝土界面粘结耐久性能的影响,并综合考虑钢板-混凝土的粘结破坏模式、受力过程、粘结界面相对位移发展规律,提出了粘结界面剪应力、滑移与温度和湿度相关的表达式,最后建立了考虑温度、湿度影响的粘结-滑移本构关系模型,数值模拟结果与试验结果吻合良好,论文结果为指导粘钢加固混凝土结构的设计以及耐久性理论研究提供参考依据。

      • 1
    • 湿热地区室外动态热环境中二节点模型的验证及修正

      蒋毅, 赵立华, 孟庆林, 持田灯

      快速城镇化和全球变暖使城市室外环境的热不舒适加剧,热安全风险提高。为了解人体在室外动态热环境中生理量的变化规律,为快速评价室外热环境提供依据,开展了室外环境中人体热反应观测实验,对二节点模型进行了模拟精度分析和吻合度检验,从皮肤温度、体核温度调定点,人体标准输入模型,人体启动体温调节的环境温度值和人体与环境的对流换热系数等四个方面对二节点模型进行了修正,得到了适应于室外人体热反应预测的人体二节点修正模型及修正方法。

      • 1
    • 进出口水温对大温差洗浴废水热泵机组性能影响的实验研究

      马良栋

      洗浴废水中含有大量废热,作者提出了通过大温差热泵机组最大限度地回收洗浴废水热能,机组额定设计工况为:蒸发器侧洗浴废水进、出温度分别为30℃和6℃,冷凝器侧自来水进口温度为10℃,制取热水出口温度为45℃,最大制热系数(COP)理论计算值为4.9。本文通过实验研究了自来水进口温度、热水出口温度及洗浴废水入口温度对热泵机组制热性能的影响。实验结果表明,在额定设计工况下,整体机组COP为5.0。当自来水进口温度从5℃升高到15℃,整体机组COP从5.0降低到3.85,但如果自来水进口温度低于10℃,整体机组的COP高于4.5;当热水出口温度从40℃变化到50℃时,整体机组COP从5.3逐渐减小到4.9;当洗浴废水进口温度从30℃升高到35℃时,整体机组COP从4.8升高到4.95。

      • 1
    • 拉挤GFRP管材与钢管连接拉伸试验研究

      祝明桥, 李志彬, 王瑶

      摘要:拉挤型GFRP管材节点的可靠连接是保证其正常工作的前提。为研究其拉伸连接性能,本文采用胶接连接和螺栓连接两种连接方式对GFRP管材与钢管连接件分别开展了拉伸试验研究。在胶接连接试验中研究了胶层剪应力沿长度方向的分布特征、受力机理及失效过程、胶接长度对承载力影响等。试验结果表明:胶层剪应力在加载初期沿长度方向分布呈现两端大、中间小的分布特征,高应力发生在胶接端,并随荷载上升逐步往加载端胶层转移;胶接长度的增加能显著提高连接构件承载力,但当长度达到管径的1.6倍后,继续增加胶接长度对承载力的提升并不大,故可考虑将1.6倍管径作为GFRP管材的有效胶接长度。在螺栓连接试验中研究了e/d(端距/栓径)、螺栓排数n对连接承载力及破坏模式的影响,试验结果表明:当e/d=7时,承载力达到最大值,破坏形式以挤压破坏为主;根据螺栓排数n与承载力的关系,可以推导相应折减系数来计算承载力。

      • 1
    • 无黏性有限土体主动破坏及土压力离散元分析

      万励, 张兴周, 王宇峰, 徐立明, 徐长节

      建立在半无限土体假定上的朗肯土压力理论和库伦土压力理论,在挡土墙后填土有限的情况下不再适用。针对墙后无黏性填土,采用离散元方法分别对光滑、粗糙墙面平动模式下墙后有限宽度土体主动破坏的过程进行研究,分析了挡土墙运动过程中滑裂带发展、土体位移规律以及墙后水平土压力分布的情况。研究结果表明,墙体光滑情况下,滑裂带呈直线,墙后填土宽高比较小时可以观察到滑裂带的反射,墙后土体呈多折线破坏模式,滑裂带倾角基本与库伦理论滑裂带倾角相等,且与土体宽高比无关,水平土压力合力受土体宽高比影响亦不大。墙体粗糙情况下,滑裂带呈曲线,反射现象随墙体粗糙程度增加而减弱,滑裂带倾角随土体宽高比增大而减小,最终落于库伦理论滑裂带内侧。此时,存在一临界宽高比,当墙后土体宽高比小于此值时主动土压力随宽高比增大而增大,大于此值时主动土压力不受宽高比影响。而无论墙体粗糙与否,墙后土体宽高比越小,达到极限状态所需墙体位移均越小。

      • 1
    • 配栓钉的钢筋混凝土双向板多参数试验研究

      金玉, 易伟建, 胡岚, 马克俭

      为研究配置不同栓钉参数的钢筋混凝土双向板受力性能,完成了7块配置栓钉的双向板柱节点冲切试验,主要参数为栓钉间距、直径、高度、强度和布置形式等,采用静力加载方式来模拟配置栓钉的板柱节点破坏全过程。通过对比分析试验结果,表明增大栓钉直径、栓径高度或提高栓钉强度均能改善试件抗冲切性能,其中增大直径效果最为明显,变形提高幅度达到36%;加大栓钉间距和减小栓钉高度对改善试件抗冲切性能不利,承载能力和变形均有不同程度降低;对比三种不同栓钉布置形式发现,采用相同数量栓钉放射布置和增加每圈栓钉数量的正交布置,均有利于提高试件抗冲切能力,但前者更为经济。进而结合相关规范计算结果和试验结果进行对比,验证试验结果的可靠性,结果表明配栓钉板柱结构规范计算结果具有足够安全储备,但对于反映试验结果的实质不够充分,特别是栓钉对板的抗冲切性能的贡献有所低估。

      • 1
    • 嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数研究

      鲁先龙, 乾增珍, 杨文智, 郑卫锋

      嵌岩桩极限端阻力发挥特征及端阻力系数取值仍是岩土工程中嵌岩桩应用的重要研究课题之一。本文收集整理了国外不同地区学者在不同时期、不同岩石性质和不同嵌岩条件下所开展的165个嵌岩桩端阻力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其天然单轴抗压强度、嵌岩直径与嵌岩深度、嵌岩桩极限端阻力等。定义嵌岩桩极限端阻力与岩石天然单轴抗压强度的比值为嵌岩桩端阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数的影响规律,建立了嵌岩桩极限端阻力及端阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,可为嵌岩桩极限端阻力计算提供借鉴。

      • 1
    • 钢管扣件式脚手架半刚性节点多参数模拟法

      谢向阳, 陈果, 殷磊

      脚手架立杆的6个自由度在扣件节点处受到水平杆和斜杆的约束,这些约束的强弱是架体稳定承载性能的关键因素。为确定每项约束的作用,运用敏感性分析和特征值屈曲分析方法,对其在架体稳定承载力上的贡献进行测量。基于对其贡献的相对效能分析,揭示出每项约束及对应水平杆、斜杆的作用机制。根据已公布的扣件实验测试数据,进行6项约束的实际效能初步分析,提出半刚性节点的多参数模拟方法。建立不同构造类型的模型,采用长度系数法、二阶线弹性分析方法,通过对比扣件的计算受力状况与实验测试时所采用荷载条件,对多参数模拟法取值方案的前提条件进行验证。在多参数法研究的基础上,列举和分析了半刚性节点常规单参数模拟方法中的重大缺陷和局限。

      • 1
    • 多壁碳纳米管/氧化亚铜的制备及其对N-甲酰吗啉(NFM)废水光催化性能研究

      车春波, 左金龙

      采用液相还原法制备多壁碳纳米管/氧化亚铜(MWCNTs/Cu2O)复合微球。利用傅立叶变换红外光谱仪(IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对样品进行官能团分析、物相分析和形貌观察,结果表明:多壁碳纳米管以纵横穿插方式与氧化亚铜形成复合微球。对比氧化亚铜和多壁碳纳米管/氧化亚铜对N-甲酰吗啉废水光催化性能,多壁碳纳米管/氧化亚铜复合催化剂的催化效果明显优于氧化亚铜。

      • 1
    • 响应面法优化光聚合CMCTS-g-CPAM及其污泥脱水性能研究

      朱辉, 孙文全, 孙永军, 郑怀礼, 唐梦丹

      污泥作为污废水处理的副产物,其产量日益增多。污泥处置前需要对污进行泥脱水处理,而污泥调理是污泥脱水前相当重要的步骤。研究人员以羧甲基壳聚糖(CMCTS)、丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,偶氮二异丁脒盐酸盐(V-50)作为引发剂,通过紫外光引发聚合方式合成新型阳离子型污泥脱水剂CMCTS-g-CPAM。同时以光引发剂浓度、pH、光照时间为考察对象,CMCTS-g-CPAM特性粘度为响应值,采用响应面法(RSM)对CMCTS-g-CPAM污泥脱水剂的制备条件进行优化。通过响应面分析得到最佳合成条件:光照时间为2h、光引发剂浓度为0.04%(体积分数)、pH为8。接枝共聚物的红外光谱(FT-IR)和核磁共振(1H-NMR)表征表明AM和DMC已成功接枝到CMCTS。最后将合成产物应用于污泥脱水,实验结果表明其具有良好的污泥脱水性能。在絮凝剂投加量和pH分别为30mg/L和10时,污泥比阻降至1.96&amp;#215;1013m/kg,滤饼含水率降至79.28%。

      • 1
    • 冬季无霜工况下闭式热源塔的动态换热特性

      贾宇豪, 李念平, 崔海蛟, 张楠

      为了研究闭式热源塔冬季无霜工况下传热过程,利用有限差分法建立了闭式热源塔冬季无霜工况下动态传热传质模型。将实验数据对比数值计算结果对比,验证了模型的有效性。误差分析结果表明:溶液出口温度的均方根误差为0.201°C。通过实验与模拟分析了闭式热源塔在机组变负荷运行时的动态换热特性,结果表明:当热泵机组变工况运行时,闭式热源塔作为取热装置可为机组蒸发器提供温度相对稳定的热源;此外,相比传统空气源热泵,闭式热源塔在低温高湿环境下的结霜风险更小,节能潜力更大。

      • 1
    • 基于流固耦合的多元结构深厚覆盖层透水地基力学特性分析

      王正成, 毛海涛, 龙顺江, 姜海波, 张如意

      深厚覆盖层多元结构坝基在渗流过程中各土层力学差异明显,分析时关注的具体问题也不尽相同,需要深入研究。本文基于比奥固结理论,考虑土体的非线性流变以及土体固结变形过程中孔隙度、渗透系数、弹性模量及泊松比的变化;借助ADINA流固耦合模块来模拟西藏达嘎水电站坝基渗流场与应力场耦合过程,分析各层力学特性及相互作用。研究表明:透水性较强的表层土体是渗流主要通道,也是渗流进出区和沉降变形体现区,应在上游采取措施提高其压缩模量,下游区域增设反滤层和排水设施;坝基中的粉细砂层是坝基沉降的主要原因,对坝基沉降起主导作用,同时应注意其液化特性对坝基的不利影响;坝基中的承压含水土层对下游上部结构产生向上顶托力,若位置较深,则破坏性较小;坝基深部土层对整个坝基的渗流破坏影响较小,但对沉降和渗流量的影响不可忽视;表层砂卵砾石层和粉细砂层的渗透系数相差较小时,土层间不会发生接触冲刷。此外,还发现坝基孔隙水压力在快速衰减阶段被消散,期间土体固结较快。垂直防渗墙能有效降低渗透坡降和渗流量,将坝基沉降变形控制在防渗墙上游区域,但上游坝基变形对防渗墙产生较大的水平推力,应加大防渗墙尺寸或者采用辅助渗控措施。

      • 1
    • 京津地区夏季着装行为对办公建筑空调能耗的影响

      李莎, 钱晓明, 杨瑞梁

      着装行为通过影响室内空气参数的设定而影响建筑空调能耗。利用能耗模拟软件DeST,计算出该地区典型着装行为下实测运行参数与期望参数对应的建筑空调能耗比推荐标准下能耗分别降低了10.86%和13.16%。而基于典型着装行为的实验热学性能参数下平均只降低4%,说明由着装热阻关联的主观温度需要按地区着装行为进行修正。提出了控制建筑空调能耗的着装行为调节模型,着装行为节能率εc为负值时节能,为正值时不节能。京津地区办公建筑节能率为0的临界服装热阻为0.563clo,空调系统设计和运行节能的前提是着装热阻低于临界值。着装行为调节模型为地区着装形式和着装面料提供了量化标准,为精确控制建筑能耗提供了一种方法。

      • 1
    • 鄂西山区公路边坡安全风险评价研究

      罗红明

      探索和研究在山区公路建设中不可避免存在的边坡和由此引起的风险问题,是我国山区公路建设的现实性需要,因此开展山区斜坡地段安全风险评价具有重要的理论和现实意义。以地质灾害风险评估方法为基础,开展十堰至白河公路泰山沟隧道进口边坡安全风险评价研究,采用Monte Carlo模拟方法得到正常工况和非正常工况Ⅰ条件下边坡的破坏概率,并针对边坡影响范围内的承灾体进行易损性分析,通过风险分析方法得出边坡可能的经济损失价值和人口伤亡状况。结果表明:泰山沟隧道进口边坡在天然工况条件下风险较小,在接受范围之类;但在非正常工况Ⅰ条件下风险较大,必须采取风险处理措施降低风险并加强监测,特别需在施工过程和不利自然条件下对边坡变形情况加强监测,为十堰至白河公路边坡防护设计和安全运行提供指导。

      • 1
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    2021年第43卷第5期
    • 杨娜, 彭雄, 杨庆山

      2012,34(2):69-76, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.02.012

      对7根冷弯薄壁型钢C型构件进行了竖向常轴力作用下,水平循环荷载加载试验,以探索冷弯薄壁型钢C型构件滞回性能特点及其影响因素。试验反映了轴压比、截面宽厚比对试件破坏形式,能量耗散等滞回性能相关参数的影响。还重点研究了组合效应对滞回性能的改善作用。试验结果表明:大轴压比对试件的滞回性能有极大的削弱作用;试件通过组合,滞回性能得到一定的改善。此外,建立了有限元数值模型,考虑几何和材料非线性,将分析结果与试验进行对比分析,验证了试验结果的正确性,得到过早出现局部屈曲是构件破坏关键原因的结论。最后,总结了冷弯薄壁型

    • 贾慧娜, 岳高伟, 贾立文

      2012,34(Z1):116-119, DOI:

      针对多层混凝土结构底层柱抗震能力较差的问题,本文采取提高结构的抗震设防烈度方法,计算分析七度、八度设防下框架梁、柱的轴力、剪力和弯矩。数值结果表明:提高结构的设防烈度,梁、柱的弯矩、剪力、轴力均增大,在底层(第一层)变化最为突出。地震作用下,结构的破坏形式主要表现为底层柱的破坏,因而增大建筑设计中的设防烈度可从根本上解决这一问题。

    • 王亚军, 张我华, 张楚汉, 金峰

      2011,33(1):77-86, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.014

      为深化模糊随机损伤力学研究,基于自适应模糊随机损伤力学模型,对材料裂纹尖端广义损伤应力场进行分析,证实了数值模型的可靠性。以碾压混凝土重力坝为例,并考虑材料参数空间变异,就模糊随机损伤增益下的宏观场分布做敏感性研究,结果表明,碾压混凝土抗压强度极限值是影响大坝安全的主控指标。采用不同模糊分布对自适应损伤力学模型做激励分析,揭示了各分布对混凝土及岩石类材料广义损伤场演化的控制特征。

    • 燕飞, 梁毅, 韩宁

      2010,32(5):65-70, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2010.05.012

      在空气调节过程中不仅需要考虑房间内人员的舒适性需求,同时还需考虑如何节省能源。基于焓值理论将最小焓差算法与风阀开度调节过程相结合,使得进入空气处理单元前的空气更加接近舒适区域,然后基于质量及能量守恒理论推导出空气混合过程的数学模型,最后利用SIMULINK建立了空调系统仿真模型,并对所提控制策略从节能效果与舒适性能指标2个方面进行仿真验证。仿真结果表明最小焓差+PID策略联合控制的空调系统不仅能够获得更佳的空气舒适状态而且系统耗能更少。

    • 严永红, 关杨, 刘想德, 刘炜

      2010,32(4):85-89, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2010.04.017

      为了研究教室荧光灯色温对学生学习效率和生理节律的影响,通过实验对比了3种典型色温T5荧光灯在不同照度水平下对受试人学习效率、视疲劳、脑疲劳的影响.实验采用安菲莫夫字母表和近点测定法对学习效率和视疲劳进行测试,用学习效率变化率作为特定光环境下出现的脑疲劳指标.结果表明,由于Cirtopic效应作用,中间色温荧光灯在恰当的时间长度内可对学生产生适量的良性刺激,对大脑起到“唤醒”或“放松”的作用,达到提高学习效率、缓解视/脑疲劳的效果;而高、低色温荧光灯的作用则相反;不同色温的荧光灯光源,其最佳照度值并不相同;

    • 严永红, 晏宁, 关杨, 曾恒志

      2012,34(1):76-79, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.01.015

      通过测试3种不同色温、3种照度下学生脑电图α波、β波指数的变化,观察光照对人体生理节律的影响。实验发现,不同色温、光照强度下的脑波指数变化率差异存在显著性。其兴奋度及敏感性随光源色温、照度值增加,大体呈正相关关系。学习效率随光源色温、照度值增加而降低,呈负相关关系。推测原因似与高色温、高照度状态下更易出现疲劳,低色温、低照度状态下可能对大脑存在“唤醒”作用,以及大脑功能分区、光源光谱组成有关。实验结果显示教室光环境的选择,应考虑学生学习的长期性、高负荷等特点,考虑“时间累积”效应的综合影响,并值得进一步研究。

    • 杨宜谦

      2012,34(Z2):54-60, DOI:

      综述了人体全身振动感知阈值的标准和指南以及实验室和现场研究的进展情况,并进行了对比分析。介绍了振动感知的机理、绝对阈值、差别阈限和描述符,分析了频率、姿势、方向、持续时间、性别、年龄和噪声对人体全身振动感知阈值的影响,最后指出了需要进一步研究的问题。

    • 徐亚洲, 白国良

      2011,33(4):60-64, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.010

      利用屈曲本征方程的形式解推导出随机屈曲本征值满足的概率密度演化方程。以对数风剖面中的10 m高平均风速和地面粗糙度为随机变量,分析了超大型冷却塔的随机屈曲承载力。进而,计算出其均值及标准差。结果表明,随机屈曲承载力的概率密度函数具有一般形式,不易采用常见的概率分布模型拟合。随机屈曲承载力均值与按照均值参数计算的屈曲承载力接近,但其变异性介于两个随机变量的变异性之间。

    • 林存刚, 吴世明, 张忠苗, 李宗良, 刘冠水

      2012,34(5):25-32, DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.05.005

      通过对杭州庆春路过江隧道泥水盾构施工地面沉降监测数据的分析,总结了地面沉降的特点及影响因素,并结合实测数据给出了地面沉降的修正双曲线预测公式。分析表明:Peck公式适用于杭州软土地层中泥水盾构施工引起的地面沉降预测,其中地面沉降槽宽度参数K取值0.25~0.32,地层损失率V1取值0.04%~0.33%。地面沉降主要为盾构脱离0~5 d或6 d内的盾尾沉降以及扰动土体长期固结沉降,分别约占总沉降量的57.27%和41.08%。适当提高切口泥水及同步注浆压力使地面微隆,可以抵消部分地层损失,减少地面沉降。由地层损失引起的横断面地面沉降曲线较规则,基本呈现高斯曲线分布;而地面隆起变形较无规则,会使沉降曲线偏离高斯曲线分布。引入新参数C后的修正双曲线模型可用于泥水盾构软土地层中施工引起的地面沉降的预测。

    • 雷克, 吴杰, 张其林, 庞绍华

      2013,35(2):66-72, DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2013.02.011

      在研究玻璃幕墙热传递特点的基础上,基于一维稳态热传导理论,以中空玻璃为例建立了玻璃系统传热系数计算模型;基于二维稳态热传导理论和有限单元法,采用三节点三角形单元对二维温度场进行了离散,推导了单元热传导矩阵和温度载荷列阵,并推导了热对流、热流密度、辐射以及各种边界条件耦合作用下对单元热传导矩阵和温度载荷列阵的修正公式,建立了玻璃幕墙框及附加线传热系数计算模型。利用Visual C++和ObjectARX对AutoCAD进行了二次开发,研发了玻璃幕墙传热系数计算软件TJCW,并通过算例与LBNL系列软件计算结果进行比较,验证了所编软件的正确性和有效性。最后对某工程实例中玻璃幕墙传热系数进行了节能验算。研究结果表明:建立的传热系数计算模型能够正确的计算玻璃幕墙传热系数,基于该计算模型开发出的软件能够应用于实际工程的节能分析和计算中。

    • 王冲, 刘焕芹, 林鸿斌, 白光, 叶建雄

      2011,33(2):132-136, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.02.026

      混凝土结构的抗渗及防潮一直是土木工程领域需要克服的重要技术难题之一.文章研究了电渗脉冲用于混凝土结构抗渗防潮的影响因素,包括电渗脉冲电压、混凝土水灰比、液相中离子浓度,以及脉冲频率等;模拟测试了电渗脉冲作用下混凝土结构的排水与相对湿度变化.研究表明,随着脉冲电压升高与混凝土水灰比增大,电渗脉冲下混凝土渗水量增加;Na2SO4溶液浓度增大时,电渗脉冲作用下混凝土渗水量增加;脉冲频率对混凝土渗水量影响不大;研究亦显示电渗脉冲作用下混凝土排水效果明显,混凝土相对湿度显著降低.

    • 黄娟, 李稹, 张健

      2012,34(1):102-107, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.01.020

      土壤脲酶活性的测定有多种方法,其中靛酚蓝比色法由于测量结果精确性较高,重现性较好,应用最为广泛。但也有培养后土壤过滤液浑浊、带色、脲酶活性受底物浓度影响较大等缺点。以此方法为基础,针对过滤方式、培养时间、底物浓度及缓冲液选择等4个重要参数进行了对比试验,以期进一步改进靛酚蓝比色法的测定准确性。结果表明,培养时选择5%的底物浓度、pH10.0的硼酸盐缓冲液、培养24 h后再经KCl溶液浸提过滤比色测定,其结果比传统靛酚蓝比色法高约2.46倍,改良靛酚蓝比色法的测定结果更接近土壤真实脲酶活性。

    • 邓雪松, 龚健, 周云

      2011,33(1):50-58, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.010

      介绍了变曲率摩擦摆隔震支座的基本构成,从力学平衡原理出发对变频式摩擦摆隔震支座和锥形摩擦摆隔震支座两类变曲率摩擦摆隔震支座进行理论分析,推导出变曲率摩擦摆隔震支座的刚度,探讨了支座的自回复特性,得出支座最大残余位移的计算公式。采用ABAQUS软件对2类变曲率摩擦摆隔震支座进行实体单元建模,模拟了低周反复荷载作用下的滞回特性与回复特性,并与(球面)摩擦摆隔震支座进行对比分析。研究结果表明:1)理论分析和数值模拟结果吻合较好;2)变曲率摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能,且与初始刚度相同的(球面)摩擦摆隔震支座相比,其等效粘滞阻尼比和耗能系数更大,具有更强的耗能能力;3)变曲率摩擦摆隔震支座的刚度由曲率半径,即曲面函数决定,经合理设计可使得其刚度随着位移增大呈现逐渐减小的趋势,从而使其自振周期随着位移增大而逐渐增大,可较好的解决隔震结构的低频共振问题;4)与(球面)摩擦摆隔震支座相比,该支座刚度软化的机制可使传递给上部结构的剪力减小;5)该支座的最大应力出现在支座位于设计位移时刻,且一般位于滑块或支座板球铰面边缘;6)该支座的最大残余位移由摩擦系数和曲面函数各参数共同决定,可通过理论分析和数值模拟进行合理的参数化设计将其控制在工程可接受的范围内。

    • 梁宁慧, 刘新荣, 曹学山, 钟正君, 廖靖

      2008,30(6):81-85, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2008.06.017

      中国城市化的发展必然带动城市地铁的发展。通过对中国主要城市地铁发展现状的分析总结,从城市地铁发展的角度出发, 分析了地铁经济的形成和发展,预示了中国城市地铁时代的到来。地铁产业作为中国的朝阳产业,是中国城市基础交通设施中最有前景、最有市场的产业。同时提出了我国城市地铁交通可持续发展战略。

    • 刘慧娟, 罗永峰, 杨绿峰

      2010,32(5):142-148, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2010.05.026

      弦支穹顶结构由于拉索的存在,其施工阶段的力学性能与其使用阶段不尽相同,其受力状态可能更为不利。通过系统研究弦支穹顶结构实际工程的施工工艺,提出包括施工顺序、预应力张拉施加方式、临时支撑系统和预应力张拉方式等4个关键施工参数,研究了弦支穹顶结构张拉环索受力机理,并根据此张拉机理和所提关键施工参数建立了有限元分析的时变模型,编制了相应的计算程序。算例分析表明,应用该计算模型和方法,可以对弦支穹顶结构的施工过程进行精确控制,具有较强的适用性。

    • 刘大龙, 刘加平, 杨柳, 张卫华

      2012,34(2):110-114, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.02.018

      气象参数是建筑能耗模拟的基础,随着全球气候异常变暖,必将对建筑采暖和空调能耗产生重要影响。进行未来气候条件下的建筑能耗模拟,必须首先开展未来模拟气象参数的研究。根据TMY2模拟气象参数模式提出了节能分析气象年(AEEMY)模拟气象参数模式。使用了3个气候模型预测了中国建筑热工分区代表城市未来2021-2050的30 a气象参数。使用AEEMY模式得到了1971-2000年和2021-2050年代表城市的建筑能耗模拟气象参数。应用DOE2模拟软件对中国各气候区的居住建筑在2种气候条件下进行了建筑能耗模拟。验

    • 罗仙平, 赖兰萍, 封丹, 严群, 韩磊, 李健昌

      2009,31(6):132-136, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2009.06.024

      为提高土地渗滤系统水力渗透性能,构建了2套不同填料的渗滤系统,1装置由红壤与砂分层装填,2装置由红壤与煤渣分层装填,并将二者分别用于处理生活污水。在水力负荷10 cm3/(cm2·d)运行下,1装置对COD、总磷、氨氮的去除率分别为91.1%、97.6%、80.1%,2装置为94.9%、98.3%、89.0%;1装置出水硝氮和亚硝氮的平均浓度分别为54.7 mg/L和0.09 mg/L,2装置为60.3 mg/L和0.15 mg/L。试验结果表明,2装置对COD、总磷和氨氮的去除效果稍优于1装置,但1装置更利于硝氮和亚硝氮的脱除,进一步说明分层装填能充分利用填料性能,有效地提高了土地渗滤系统的水力渗透性能且保持了良好的去除污染物的能力。

    • 颜文涛, 韩易, 何强

      2011,33(3):136-142, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.024

      以重庆主城某大学校园为例,对路面、屋面和绿地等3种典型的城市下垫面径流水质进行了监测,指标包括pH、悬浮固体(SS)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)等.研究结果表明:除TP外主要污染物质的平均浓度均超过地表水环境Ⅴ类标准,降雨径流SS的平均浓度可高达1.73×103 mg/L,COD和NH3-N平均浓度可高达76.25 mg/L和3.67 mg/L;存在显著地初期冲刷效应,混凝土路面的SS、COD、NH3-N的初期径流浓度分别为2.33×103 mg/L、106.4 mg/L、5.64 mg/L,初期径流浓度相当于全场降雨径流浓度的2-4倍左右,其最高值出现在产流后10~15 min内.对比3场不同降雨强度下的径流水质,降雨强度越大,径流污染物浓度越高,其中降雨强度对大坡度路面的地表径流污染物浓度影响更大.

    • 宋芳芳, 欧进萍

      2009,31(6):71-80, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2009.06.013

      中国是台风频发国家,在台风登陆前对城市各类结构可能发生的损伤程度进行快速预测,对于评价城市防灾减灾能力和灾后应急反应工作能够提供重要依据。针对中国东南沿海城市风灾易损结构之一的轻钢结构工业厂房进行了风灾损伤估计的研究。首先对结构风灾受损原因进行了详细的分析,根据结构破坏特点确定围护构件及连接部位的可靠性为分析重点。台风荷载模型的建立考虑了外风压、风致内压和风致碎片的共同作用。结合规范给出了构件承载力的计算方法,详述了损伤估计的整个流程,划分了厂房结构损伤等级并给出了详细的指标,最后利用0601号台风珍珠实测数据实现了对所建模型损伤估计与预测的全过程。

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